Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть воздух массой 5 г от температуры 290 К при постоянном давлении так, чтобы его объем увеличился в два раза? Удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении составляет 1018 Дж/(кг*К).

Физика 11 класс Термодинамика Количество теплоты нагрев воздуха масса 5 г температура 290 К постоянное давление увеличение объема удельная теплоёмкость воздух физика 11 класс Новый

Для того чтобы определить количество теплоты, необходимое для нагрева воздуха, мы будем использовать формулу для расчета теплоты при постоянном давлении:

Q = m * Cp * ΔT

Где:

• Q - количество теплоты (в Джоулях)
• m - масса воздуха (в кг)
• Cp - удельная теплоемкость при постоянном давлении (в Дж/(кг*К))
• ΔT - изменение температуры (в К)

Теперь, давайте разберем шаги решения:

1. Определим начальные данные:
• Масса воздуха, m = 5 г = 0.005 кг (перевели в килограммы).
• Удельная теплоемкость Cp = 1018 Дж/(кг*К).
2. Найдем изменение объема:

По условию задачи, объем воздуха увеличивается в два раза. Это значит, что при постоянном давлении температура воздуха также увеличится.

3. Используем уравнение состояния газа:

Для идеального газа можно использовать соотношение:

V1 / T1 = V2 / T2

Где V1 и T1 - начальный объем и температура, а V2 и T2 - конечный объем и температура.

Так как V2 = 2 * V1, то:

T2 = 2 * T1

Подставляя начальную температуру T1 = 290 K, получаем:

T2 = 2 * 290 K = 580 K
4. Теперь найдем изменение температуры:
ΔT = T2 - T1 = 580 K - 290 K = 290 K
5. Подставим все значения в формулу для Q:

Теперь мы можем подставить найденные значения в формулу для Q:

Q = 0.005 кг * 1018 Дж/(кг*К) * 290 K
6. Выполним расчеты:

Q = 0.005 * 1018 * 290 = 1476.1 Дж

Ответ: Необходимо 1476.1 Дж теплоты, чтобы нагреть воздух массой 5 г от 290 К, увеличив его объем в два раза.