Вопрос задан 12.03.2025 в 09:19. Предмет Физика. Спрашивает Юсупова Анастасия.

1. 0,2 кг азота нагревают при постоянном давлении от 20 до 80°С. Какое количество теплоты погло­щается при этом? Какую работу производит газ? (Ср=1 кДж/кг·К).

2. В цилиндре под поршнем находится 1,5 кг ки­слорода. Поршень неподвижен. Какое количе­ство теплоты необходимо сообщить газу, что­бы его температура повысилась на 8°С? Чему равно изменение внутренней энергии? (Сv = 675 Дж/кг·К).

3. Для изобарного нагревания газа, количество ве­щества которого 800 моль, на 500 К ему сообщили количество теплоты 9,4 МДж. Определить рабо­ту газа и приращение его внутренней энергии.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Шаймарданов Никита.

Решение:


1. Азот при постоянном давлении

Условие:
Масса азота m=0.2кгm = 0.2 \, \text{кг}, начальная температура T1=20C=293KT_1 = 20^\circ \text{C} = 293 \, \text{K}, конечная температура T2=80C=353KT_2 = 80^\circ \text{C} = 353 \, \text{K}, удельная теплоёмкость при постоянном давлении Cp=1кДж/кг\cdotpКC_p = 1 \, \text{кДж/кг·К}.

  1. Количество теплоты:
    Количество теплоты определяется формулой:
Q=mCpΔTQ = m C_p \Delta T

где ΔT=T2T1=353293=60K\Delta T = T_2 - T_1 = 353 - 293 = 60 \, \text{K}.

Подставляем значения:

Q=0.2160=12кДж.Q = 0.2 \cdot 1 \cdot 60 = 12 \, \text{кДж}.
  1. Работа газа:
    Работа при изобарном процессе определяется как:
A=QΔU,A = Q - \Delta U,

но проще использовать:

A=mRΔT/M,A = m R \Delta T / M,

где R=8.31Дж/моль\cdotpКR = 8.31 \, \text{Дж/моль·К} — универсальная газовая постоянная, M=28г/моль=0.028кг/мольM = 28 \, \text{г/моль} = 0.028 \, \text{кг/моль}.

Сначала найдём работу:

A=0.28.31600.02835.7кДж.A = \frac{0.2 \cdot 8.31 \cdot 60}{0.028} \approx 35.7 \, \text{кДж}.

2. Кислород под неподвижным поршнем

Условие:
Масса кислорода m=1.5кгm = 1.5 \, \text{кг}, изменение температуры ΔT=8C=8K\Delta T = 8^\circ \text{C} = 8 \, \text{K}, удельная теплоёмкость при постоянном объёме Cv=675Дж/кг\cdotpКC_v = 675 \, \text{Дж/кг·К}.

  1. Количество теплоты:
    Для изохорного процесса количество теплоты равно изменению внутренней энергии:
Q=ΔU=mCvΔT.Q = \Delta U = m C_v \Delta T.

Подставляем значения:

Q=1.56758=8100Дж=8.1кДж.Q = 1.5 \cdot 675 \cdot 8 = 8100 \, \text{Дж} = 8.1 \, \text{кДж}.
  1. Изменение внутренней энергии:
    ΔU\Delta U в данном случае совпадает с QQ, так как при изохорном процессе A=0A = 0.
ΔU=8.1кДж.\Delta U = 8.1 \, \text{кДж}.

3. Изобарное нагревание газа

Условие:
Количество вещества ν=800моль\nu = 800 \, \text{моль}, изменение температуры ΔT=500К\Delta T = 500 \, \text{К}, количество теплоты Q=9.4МДж=9400кДжQ = 9.4 \, \text{МДж} = 9400 \, \text{кДж}.

  1. Работа газа:
    Работа газа при изобарном процессе:
A=νRΔT,A = \nu R \Delta T,

где R=8.31Дж/моль\cdotpКR = 8.31 \, \text{Дж/моль·К}.

Подставляем значения:

A=8008.31500=3324000Дж=3324кДж.A = 800 \cdot 8.31 \cdot 500 = 3324000 \, \text{Дж} = 3324 \, \text{кДж}.
  1. Изменение внутренней энергии:
    Сначала используем первый закон термодинамики:
Q=ΔU+A.Q = \Delta U + A.

Отсюда:

ΔU=QA=94003324=6076кДж.\Delta U = Q - A = 9400 - 3324 = 6076 \, \text{кДж}.

Итоги:

  1. Первое задание:

    • Количество теплоты: Q=12кДжQ = 12 \, \text{кДж};
    • Работа газа: A35.7кДжA \approx 35.7 \, \text{кДж}.
  2. Второе задание:

    • Количество теплоты: Q=8.1кДжQ = 8.1 \, \text{кДж};
    • Изменение внутренней энергии: ΔU=8.1кДж\Delta U = 8.1 \, \text{кДж}.
  3. Третье задание:

    • Работа газа: A=3324кДжA = 3324 \, \text{кДж};
    • Изменение внутренней энергии: ΔU=6076кДж\Delta U = 6076 \, \text{кДж}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос