Какая работа совершена 0.40 кг кислорода при изобарическом нагревании от 280 до 316 К? Под каким давлением был газ если его объем увеличился на 0,02 м^3?
Для решения данной задачи воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
(pV = nRT), где p - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - абсолютная температура.
Масса кислорода (m = 0.40) кг = 400 г, молярная масса (M = 32 \text{ г/моль}), следовательно количество вещества (n = \frac{m}{M} = \frac{400}{32} = 12.5 \text{ моль}).
Так как у нас изобарическое нагревание, то давление остается постоянным, (p_1 = p_2 = p).
Также из условия задачи известно, что температура увеличилась с 280 К до 316 К. Подставим все значения в уравнение состояния идеального газа для начального и конечного состояний:
Выразим из первого уравнения давление и подставим во второе: $$V_1 = \frac{34740}{p}$$ $$p \cdot \left(\frac{34740}{p} + 0.02\right) = 39402$$ $$34740 + 0.02p = 39402$$ $$0.02p = 4656$$ $$p = 232800 \text{ Па} = 232.8 \text{ кПа}$$
Таким образом, работа, совершенная газом при изобарическом нагревании, составляет (39402 - 34740 = 4656) Дж. Давления в начальном и конечном состояниях равны 232.8 кПа.
Для решения данной задачи воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
(pV = nRT), где p - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - абсолютная температура.
Масса кислорода (m = 0.40) кг = 400 г, молярная масса (M = 32 \text{ г/моль}), следовательно количество вещества (n = \frac{m}{M} = \frac{400}{32} = 12.5 \text{ моль}).
Так как у нас изобарическое нагревание, то давление остается постоянным, (p_1 = p_2 = p).
Также из условия задачи известно, что температура увеличилась с 280 К до 316 К. Подставим все значения в уравнение состояния идеального газа для начального и конечного состояний:
Для начального состояния:
$$p \cdot V_1 = 12.5 \cdot 8.31 \cdot 280$$
$$p \cdot V_1 = 34740 \text{ Па} \cdot \text{м}^3$$
Для конечного состояния:
$$p \cdot V_2 = 12.5 \cdot 8.31 \cdot 316$$
$$p \cdot (V_1 + 0.02) = 39402 \text{ Па} \cdot \text{м}^3$$
Выразим из первого уравнения давление и подставим во второе:
$$V_1 = \frac{34740}{p}$$
$$p \cdot \left(\frac{34740}{p} + 0.02\right) = 39402$$
$$34740 + 0.02p = 39402$$
$$0.02p = 4656$$
$$p = 232800 \text{ Па} = 232.8 \text{ кПа}$$
Таким образом, работа, совершенная газом при изобарическом нагревании, составляет (39402 - 34740 = 4656) Дж. Давления в начальном и конечном состояниях равны 232.8 кПа.