
Углекислый газ массой 20г нагрет от температуры Т1=290К до температуры Т2=300К при постоянном давлении. Определите работу, которую совершил газ при расширении и изменение его внутренней энергии.
Ответы на вопрос

Для решения задачи воспользуемся основными законами термодинамики. Нам нужно определить работу, совершенную газом, и изменение его внутренней энергии.
Данные задачи:
- Масса углекислого газа
- Начальная температура
- Конечная температура
- Процесс происходит при постоянном давлении, то есть изотермическое расширение (или почти изотермическое, так как температура немного меняется).
- Углекислый газ можно рассматривать как идеальный газ.
1. Определим количество вещества углекислого газа.
Для этого используем формулу:
где:
- — масса газа,
- — молекулярная масса углекислого газа (CO₂), которая равна 44 г/моль.
2. Работа, совершённая газом, при расширении.
Работу идеального газа при изобарном процессе (постоянном давлении) можно вычислить по формуле:
где:
- — работа,
- — давление,
- — изменение объема.
Для того, чтобы вычислить работу, нам нужно найти изменение объема. Мы воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
где:
- — давление газа,
- — объем,
- — количество вещества,
- — универсальная газовая постоянная ,
- — температура.
При постоянном давлении изменение объема можно записать как:
Подставляем в формулу для работы:
После сокращения давления остаётся:
Теперь подставим известные значения:
Таким образом, работа, совершённая газом, равна 37.8 Дж.
3. Изменение внутренней энергии.
Для идеального газа изменение внутренней энергии зависит только от изменения температуры. Формула для изменения внутренней энергии для одноатомных и двухатомных газов:
где — молярная теплоемкость при постоянном объеме.
Для углекислого газа (CO₂) можно принять равным , так как это двухатомный газ:
Теперь вычислим изменение внутренней энергии:
Таким образом, изменение внутренней энергии газа составляет 56.7 Дж.
Ответ:
- Работа, совершённая газом, при расширении составляет 37.8 Дж.
- Изменение внутренней энергии газа составляет 56.7 Дж.
Похожие вопросы









Топ вопросов за вчера в категории Физика









Последние заданные вопросы в категории Физика





-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili