Помогите пожалуйста решить задачу по физике с полным решением и ответами?

Кислород, занимающий объем V1 = 5 л при давлении

p1 = 1 МПа, расширили в 3 раза. Какое установившееся

давление будет и какую работу совершит газ, если процесс протекал

изотермически?

Физика 10 класс Газовые законы задача по физике решение задачи по физике работа газа изотермический процесс давление газа Объём газа физика газов закон Бойля термодинамика газовые законы Новый

Для решения данной задачи воспользуемся законами термодинамики, а именно уравнением состояния идеального газа и формулами для вычисления работы газа в изотермическом процессе.

Шаг 1: Определение нового объема газа

Исходный объем газа V1 = 5 л. При расширении в 3 раза новый объем V2 можно найти по формуле:

• V2 = 3 * V1
• V2 = 3 * 5 л = 15 л

Шаг 2: Применение закона Бойля-Мариотта

Для изотермического процесса (температура остается постоянной) давление и объем газа связаны следующим образом:

• p1 * V1 = p2 * V2

Где p2 - новое давление, которое нам нужно найти. Подставим известные значения:

• 1 МПа * 5 л = p2 * 15 л

Шаг 3: Решение уравнения на давление

Теперь выразим p2:

• p2 = (1 МПа * 5 л) / 15 л
• p2 = (1 / 3) МПа
• p2 ≈ 0.333 МПа

Шаг 4: Вычисление работы газа

Работа, совершаемая газом в изотермическом процессе, рассчитывается по формуле:

• A = p1 * V1 * ln(V2/V1)

Подставим известные значения:

• A = 1 МПа * 5 л * ln(15 л / 5 л)
• A = 1 МПа * 5 л * ln(3)

Значение ln(3) приблизительно равно 1.0986. Теперь подставим это значение:

• A ≈ 1 МПа * 5 л * 1.0986
• A ≈ 5.493 МПа·л

Шаг 5: Приведение работы к стандартным единицам

1 МПа·л = 1 кДж, поэтому:

• A ≈ 5.493 кДж

Ответ:

• Установившееся давление p2 ≈ 0.333 МПа
• Работа, совершенная газом A ≈ 5.493 кДж