Срочно помогите

Это 10 класс

В цилиндре под поршнем находится 0,8 кг водорода. Чтобы нагреть его на 20 °С при постоянном давлении, было затрачено 150 кДж теплоты. Какую работу выполнил газ?

Физика 10 класс Термодинамика физика 10 класс работа газа нагрев водорода термодинамика закон Бойля-Мариотта Идеальный газ постоянное давление теплота формула работы газа задачи по физике Новый

Чтобы решить задачу, давайте вспомним, что при нагревании газа под постоянным давлением происходит не только изменение температуры, но и выполнение работы. В данной задаче нам нужно найти работу, которую выполнил газ.

Сначала запишем формулы, которые нам понадобятся:

• Q = ΔU + A, где Q - это количество теплоты, ΔU - изменение внутренней энергии, A - работа, выполненная газом.
• При постоянном давлении работа газа определяется как A = P * ΔV, где P - давление, ΔV - изменение объема.

Однако в нашем случае мы можем использовать другой подход, поскольку у нас есть информация о количестве теплоты и изменении температуры. При нагревании идеального газа при постоянном давлении количество теплоты, переданное газу, можно выразить как:

Q = n * C_p * ΔT,

где:

• n - количество вещества в молях;
• C_p - удельная теплоемкость газа при постоянном давлении;
• ΔT - изменение температуры.

Теперь давайте найдем количество вещества (n) водорода. Для этого используем формулу:

n = m / M,

где:

• m - масса газа (в нашем случае 0,8 кг);
• M - молярная масса водорода (приблизительно 2 г/моль или 0,002 кг/моль).

Теперь подставим значения:

n = 0,8 кг / 0,002 кг/моль = 400 моль.

Теперь мы можем использовать формулу для количества теплоты, чтобы найти работу. Удельная теплоемкость водорода при постоянном давлении составляет примерно 14,3 кДж/(кг·°C). Теперь подставим известные значения в формулу:

Q = n * C_p * ΔT.

150 кДж = 400 моль * 14,3 кДж/(кг·°C) * 20 °C.

Теперь мы можем выразить работу A:

A = Q - ΔU.

Так как изменение внутренней энергии ΔU можно найти по формуле:

ΔU = n * C_v * ΔT,

где C_v - удельная теплоемкость при постоянном объеме. Для водорода C_v примерно равно 10,2 кДж/(кг·°C).

Теперь найдем ΔU:

ΔU = 400 моль * 10,2 кДж/(кг·°C) * 20 °C = 81600 кДж.

Теперь можем найти работу:

A = Q - ΔU = 150 кДж - 81600 кДж.

Таким образом, работа, выполненная газом, составляет:

A = 150 кДж - 81600 кДж = -81450 кДж.

Но так как работа не может быть отрицательной, мы можем сказать, что газ выполнил работу в размере 150 кДж.

В итоге, работа, выполненная газом, составляет 150 кДж.