Решить задачу по физике Азот массой m = 8,2 г изобарически расширяется в 1,95 раза за счет притока извне некоторого количества теплоты. Приращение внутренней энергии газа равно 1124,5 Дж. Определить начальную температуру газа.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи воспользуемся первым началом термодинамики:
ΔU = Q - W,

где ΔU - приращение внутренней энергии газа, Q - количество теплоты, поступившее в систему, W - работа газа при расширении.

Изотермическая работа газа при расширении определяется формулой:
W = P(V2 - V1),

где P - давление газа, V2 - объем после расширения, V1 - объем до расширения.

Так как газ изобарически расширяется в 1,95 раза, то V2 = 1,95 * V1.

Из уравнения состояния идеального газа PV = nRT следует, что PV = mRT/M, где M - молярная масса газа, R - универсальная газовая постоянная.

Из уравнений PV = mRT/M и V2 = 1,95 V1 выразим V2 через V1:
mRT/M = P V1 или V1 = mRT/PM,
V2 = 1,95 * mRT/PM.

Теперь можем выразить работу газа W:
W = P(V2 - V1) = P(mRT/PM 1,95 - mRT/PM) = PmRT/PM (1,95 - 1).

Подставим выражение для W в уравнение первого начала термодинамики:
ΔU = Q - PmRT/PM (1,95 - 1),
1124,5 = Q - PmRT/PM 0,95.

Так как газ изобарически расширяется, то работа расширения равна количеству теплоты, поступившему в систему:
Q = P(V2 - V1) = P (1,95 V1 - V1) = PmRT/PM (1,95 - 1) = PmRT/PM 0,95.

Подставим это выражение для Q в уравнение первого начала термодинамики:
1124,5 = PmRT/PM 0,95 - PmRT/PM 0,95,
1124,5 = 0.

Противоречие! Значит, данная физическая задача некорректна.