Определить работу
расширения газа, изменение его внутренней энергии и количество подведённой Кислород O2 массой 6 г изобарно расширяется вдвое. Определить работу
расширения газа, изменение его внутренней энергии и количество подведённой
теплоты, если начальная температура кислорода равнялась t1 = 30°C.
определяем работу расширения газа; изменение внутренней энергии в
соответствии с законом Гей-Люссака; количество подведенной теплоты в
соответствии с первым началом термодинамики

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Зная, что процесс происходит изобарно (при постоянном давлении), можно использовать формулу для работы:

( W = p \Delta V ),

где ( p ) - давление газа, которое остается постоянным, а ( \Delta V ) - изменение объема газа. Поскольку газ расширяется вдвое, ( \Delta V ) будет равно начальному объему газа.

Из закона Гей-Люссака известно, что при изобарном процессе отношение объемов одного и того же газа при разных температурах равно:

( \frac{V1}{T1} = \frac{V2}{T2} ),

где ( V1 ) и ( T1 ) - начальный объем и температура, соответственно, а ( V2 ) и ( T2 ) - конечный объем и температура. Так как газ расширяется вдвое, конечный объем будет равен ( 2V1 ). Теперь можем выразить конечную температуру ( T2 ):

( \frac{V1}{T1} = \frac{2V1}{T2} )
( T2 = \frac{T1}{2} ).

Мы также знаем, что внутренняя энергия газа связана с его температурой:

( \Delta U = nC_v\Delta T ),

где ( n ) - количество вещества газа, ( C_v ) - удельная теплоемкость при постоянном объеме, а ( \Delta T ) - изменение температуры. Теперь можно использовать полученное значение ( T2 ) для расчета изменения внутренней энергии.

Для определения количества подведенной теплоты можно воспользоваться первым началом термодинамики:

( Q = \Delta U + W ),

где ( Q ) - подведенная теплота, ( \Delta U ) - изменение внутренней энергии, ( W ) - работа расширения газа.

Подставив все известные значения, можно найти ответ.