Для решения задачи о работе и изменении энтальпии в обратимом адиабатном процессе водорода, нам нужно выполнить несколько шагов.

• Масса водорода (m) = 1,5 кг
• Начальная температура (t1) = 30 °C = 303 K
• Начальное давление (p1) = 0,15 МПа = 150 кПа

Молярная масса водорода (H2) составляет 2 г/моль, или 0,002 кг/моль. Таким образом, количество вещества (n) можно рассчитать по формуле:

n = m / M, где M - молярная масса.

n = 1,5 кг / 0,002 кг/моль = 750 моль.

Используем уравнение состояния идеального газа:

PV = nRT, где R - универсальная газовая постоянная (R = 8,314 Дж/(моль·К)).

Теперь можем найти начальный объем (V1):

V1 = nRT / P1 = (750 моль * 8,314 Дж/(моль·К) * 303 K) / 150000 Па.

V1 ≈ 12,53 м³.

Поскольку объем увеличивается в 2 раза:

V2 = 2 * V1 = 2 * 12,53 м³ ≈ 25,06 м³.

Работа в адиабатном процессе для идеального газа может быть рассчитана по формуле:

A = (P2 * V2 - P1 * V1) / (γ - 1),

где γ - отношение теплоемкостей (γ = 1,4 для водорода).

Сначала нужно найти конечное давление (P2). В адиабатном процессе давление и объем связаны уравнением:

P1 * V1^γ = P2 * V2^γ.

Подставляем значения:

150 кПа * (12,53 м³)^1,4 = P2 * (25,06 м³)^1,4.

Решив это уравнение, мы находим P2 ≈ 0,075 МПа.

Теперь можем подставить значения в формулу для работы:

A = (0,075 * 25,06 - 0,15 * 12,53) / (1,4 - 1) = (-1313 Дж).

Для идеального газа изменение энтальпии можно определить по формуле:

ΔH = n * Cp * ΔT,

где Cp - теплоемкость при постоянном давлении (Cp ≈ 28,84 Дж/(моль·К) для водорода).

Сначала найдем изменение температуры:

ΔT = T2 - T1. Для адиабатного процесса T2 можно найти из уравнения:

T2 = T1 * (V1 / V2)^(γ - 1).

Подставляя значения, находим T2 ≈ 216 K.

Теперь можем подставить все в формулу для изменения энтальпии:

ΔH = 750 * 28,84 * (216 - 303) = -1970 Дж.

• Работа процесса: A ≈ -1313 Дж.
• Изменение энтальпии: ΔH ≈ -1970 Дж.

Таким образом, правильные ответы: работа процесса -1313 Дж и изменение энтальпии -1970 Дж.