Решение задач по физике Водород находился при давлении P1 в объеме V1, а при изменении объема до V2 давление его стало равным P2. Переход из первого состояния во второе совершался в два этапа: сначала по изохоре, затем по адиабате. Количество поглощенного газом тепла равно Q, приращение внутренней энергии ΔU, работа газа А. Определить приращение энергии ΔU, если P1=260кПа; V1=0,47м3 ; P2=150кПа; V2=0,24м3 . Решение должно основываться на системе уравнений, которые описывают физические явления и процессы, происходящие в данной задаче с необходимыми пояснениями, и должно быть записано в общем виде. Далее необходимо провести проверку размерности полученного выражения В полученное решение подставить численные значения в СИ и записать ответ. напиши дано и полное решение как в тетраде и напиши ответ
Дано: P1 = 260 кПа = 260000 Па V1 = 0,47 м³ P2 = 150 кПа = 150000 Па V2 = 0,24 м³ Q - количество поглощенного газом тепла ΔU - приращение внутренней энергии А - работа газа
Из уравнения нормального состояния газа можем записать: P1V1 = nRT1, где n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная.
Из условия изменений объема и давления газа получаем: P2V2 = nRT2
Так как переход состоялся по изохоре и адиабате, то: Q = ΔU + A
Подставим уравнения нормального состояния газа в уравнения изменений объема и давления: P1V1 = nRΤ1 P2V2 = nRΤ2 Отсюда можем выразить отношение температур: T2 = T1 (P2 V2) / (P1 * V1)
Теперь запишем первое начало термодинамики для первого этапа (изохоры): Q1 = ΔU1 + A1 Q1 = 0 (т.к. изохора) ΔU1 = Q1 - A1 = - A1
Далее запишем первое начало термодинамики для второго этапа (адиабаты): Q2 = ΔU2 + A2 Q2 = ΔU2 - A2
Таким образом, приращение внутренней энергии для всего процесса будет равно: ΔU = ΔU1 + ΔU2 = -A1 + ΔU2 - A2 ΔU = A2 - A1
Проверим размерность полученного выражения: ΔU имеет размерность Дж (джоуль), работа A также имеет размерность Дж, следовательно ΔU корректно имеет размерность Дж.
Дано:
P1 = 260 кПа = 260000 Па
V1 = 0,47 м³
P2 = 150 кПа = 150000 Па
V2 = 0,24 м³
Q - количество поглощенного газом тепла
ΔU - приращение внутренней энергии
А - работа газа
Из уравнения нормального состояния газа можем записать:
P1V1 = nRT1, где n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная.
Из условия изменений объема и давления газа получаем:
P2V2 = nRT2
Так как переход состоялся по изохоре и адиабате, то:
Q = ΔU + A
Подставим уравнения нормального состояния газа в уравнения изменений объема и давления:
P1V1 = nRΤ1
P2V2 = nRΤ2
Отсюда можем выразить отношение температур:
T2 = T1 (P2 V2) / (P1 * V1)
Теперь запишем первое начало термодинамики для первого этапа (изохоры):
Q1 = ΔU1 + A1
Q1 = 0 (т.к. изохора)
ΔU1 = Q1 - A1 = - A1
Далее запишем первое начало термодинамики для второго этапа (адиабаты):
Q2 = ΔU2 + A2
Q2 = ΔU2 - A2
Таким образом, приращение внутренней энергии для всего процесса будет равно:
ΔU = ΔU1 + ΔU2 = -A1 + ΔU2 - A2
ΔU = A2 - A1
Проверим размерность полученного выражения:
ΔU имеет размерность Дж (джоуль), работа A также имеет размерность Дж, следовательно ΔU корректно имеет размерность Дж.
Теперь подставим численные значения:
T1 = (P1 V1) / (nR) = (260000 0,47) / (nR)
T2 = T1 (P2 V2) / (P1 V1) = T1 (150000 0,24) / (260000 0,47)
Ответ: ΔU = A2 - A1.