Как можно определить внутреннюю энергию азота массой 28 г, находящегося в герметическом сосуде при температуре 200 К?

Физика 11 класс Термодинамика газов внутренняя энергия азота определение внутренней энергии азот 28 г герметический сосуд температура 200 К Новый

Чтобы определить внутреннюю энергию газа, нам нужно использовать уравнение состояния идеального газа и формулу для внутренней энергии. Внутренняя энергия U одного моля идеального газа можно выразить через его температуру и количество вещества. Для одноатомного газа U = (3/2) * n * R * T, где:

• U - внутренняя энергия,
• n - количество вещества в молях,
• R - универсальная газовая постоянная (приблизительно 8.31 Дж/(моль·К)),
• T - температура в кельвинах.

Теперь давайте разберем шаги, необходимые для решения задачи:

1. Определите количество вещества (n) газа:

Количество вещества можно найти по формуле:

n = m / M,

где:

• m - масса газа (в данном случае 28 г),
• M - молярная масса газа (для азота N2 молярная масса равна 28 г/моль).

Подставим значения:

n = 28 г / 28 г/моль = 1 моль.

2. Подставьте значения в формулу для внутренней энергии:

Теперь, зная количество вещества, можем найти внутреннюю энергию:

U = (3/2) * n * R * T.

Подставим известные значения:

• n = 1 моль,
• R = 8.31 Дж/(моль·К),
• T = 200 K.

Тогда:

U = (3/2) * 1 моль * 8.31 Дж/(моль·К) * 200 K.

3. Выполните вычисления:

Сначала вычислим произведение:

U = (3/2) * 1 * 8.31 * 200 = (3/2) * 1662 = 2493 Дж.

Таким образом, внутренняя энергия 28 г азота при температуре 200 К составляет 2493 Дж.