Задача по физике на тему термодинамики, процесса изменения состояния идеального газа Какое количество теплоты надо передать азоту в замкнутом сосуде объёмом 28 с начальным давлением 240 кПа, чтобы его давление увеличилось в 3 раза?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи воспользуемся уравнением состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа.

Поскольку у нас замкнутый сосуд, количество вещества газа и объем газа остаются постоянными, и уравнение можно записать в виде P1/T1 = P2/T2, где индексы 1 и 2 относятся к начальному и конечному состояниям газа.

Из условия задачи видно, что давление газа увеличивается в 3 раза, следовательно, P2 = 3P1.

Таким образом, уравнение становится: 3P1/T1 = P1/T2. Решив это уравнение относительно T2, получим, что T2 = T1/3.

Так как в замкнутом сосуде количество вещества газа остается постоянным, изменение температуры пропорционально изменению давления и можно записать, что T2 = 3T1.

Из уравнения состояния идеального газа можно выразить температуру: T = PV/nR.

Подставив начальные данные, получим: T1 = (240 28) / (1 8.31) = 813.6 K.

Таким образом, для увеличения давления азота в 3 раза при начальных условиях нужно передать количество теплоты, соответствующее изменению температуры: Q = n C (T2 - T1), где C - удельная теплоемкость воздуха.

Для азота C = 29.1 J/(molK), поэтому: Q = 1 29.1 (3 813.6 - 813.6) = 1749.6 J.

Таким образом, чтобы увеличить давление азота в 3 раза, необходимо передать ему 1749.6 Дж теплоты.