При изобарном расширении 20 г водорода его обьем уменьшился в 2 раза. Начальная температура газа 300К. Определить работу расширения газа, изменение внутренней энергии и количество теплоты, сообщенной этому газу

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

PV = nRT

где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Из условия задачи известно, что при изобарном расширении 20 г водорода его объем уменьшился в 2 раза. Поэтому V1 = V и V2 = V/2. Также начальная температура газа равна 300K.

Тогда объем газа V1:
PV1 = nRT
V1 = nRT/P = 108.31300/101325 ≈ 0.248 м³

Найдем конечный объем газа V2:
V2 = V1/2 = 0.124 м³

Работа расширения газа W:
W = P(V1 - V2) = nRT ln(V1/V2) = 108.31300*ln(0.248/0.124) = 1625 Дж

Изменение внутренней энергии газа ΔU:
ΔU = (3/2)nRΔT = (3/2)108.31*300 = 37317 Дж

Количество теплоты, сообщенной газу Q:
Q = ΔU + W = 37317 + 1625 = 38942 Дж

Таким образом, работа расширения газа составляет 1625 Дж, изменение внутренней энергии газа равно 37317 Дж, количество теплоты, сообщенной газу, равно 38942 Дж.