Как можно вычислить количество теплоты, переданное 5 килограммам азота при увеличении его температуры на 150 кельвинов при неизменном объёме? Какова работа, выполненная газом, и какое изменение внутренней энергии происходит в этом процессе?

Физика 11 класс Термодинамика Количество теплоты азот температура изменение внутренней энергии работа газа термодинамика физика 11 класс теплообмен газовые законы Теплоёмкость Новый

Для решения данной задачи нам нужно использовать основные уравнения термодинамики. Начнем с определения количества теплоты, переданного газу. Мы будем использовать формулу:

Q = m c ΔT

где:

• Q — количество теплоты,
• m — масса газа,
• c — удельная теплоёмкость газа при постоянном объеме,
• ΔT — изменение температуры.

В данном случае:

• m = 5 кг,
• ΔT = 150 K.

Теперь нам нужно знать удельную теплоёмкость азота при постоянном объеме. Для азота (N2) эта величина составляет примерно c = 1005 Дж/(кг·К).

Теперь подставим значения в формулу:

Q = 5 кг 1005 Дж/(кг·К) 150 K

Посчитаем:

Q = 5 1005 150 = 752250 Дж

Таким образом, количество теплоты, переданное 5 килограммам азота, составляет 752250 Дж.

Теперь перейдем к вычислению работы, выполненной газом. В данном случае, так как объем газа остается постоянным, работа, выполненная газом, равна нулю:

A = 0 Дж

Теперь давайте определим изменение внутренней энергии газа. Из первого закона термодинамики мы знаем, что:

ΔU = Q - A

Подставим наши значения:

ΔU = 752250 Дж - 0 Дж = 752250 Дж

Таким образом, изменение внутренней энергии газа составляет 752250 Дж.

В итоге, мы получили следующие результаты:

• Количество теплоты, переданное газу: 752250 Дж
• Работа, выполненная газом: 0 Дж
• Изменение внутренней энергии: 752250 Дж