Какое количество теплоты нужно передать криптону (v=2 моль), чтобы увеличить его объём в три раза при постоянном давлении, если начальная температура газа T0 (T нулевое)?

Физика 11 класс Термодинамика газов Количество теплоты Криптон увеличение объема постоянное давление температура газа Новый

Для решения данной задачи нам необходимо использовать закон Бойля-Мариотта и уравнение состояния идеального газа, а также формулу для количества теплоты, необходимого для изменения состояния газа.

Дано:

• Количество вещества криптона (v) = 2 моль
• Начальная температура газа = T0
• Объем газа увеличивается в 3 раза при постоянном давлении.

Шаг 1: Определим начальный и конечный объемы газа.

• Обозначим начальный объем как V0.
• Тогда конечный объем V1 = 3 * V0.

Шаг 2: Используем уравнение состояния идеального газа.

Уравнение состояния идеального газа имеет вид:

P * V = n * R * T,

где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Так как давление остается постоянным, мы можем записать отношение начального и конечного состояния:

P * V0 = n * R * T0 (начальное состояние)

P * (3 * V0) = n * R * T1 (конечное состояние)

Так как P и R постоянны, можем выразить T1 через T0:

3 * V0 = (n * R * T1) / P

Тогда:

T1 = 3 * T0.

Шаг 3: Находим количество теплоты, необходимое для изменения температуры газа.

Количество теплоты, необходимое для изменения температуры, можно рассчитать по формуле:

Q = n * C * ΔT,

где Q - количество теплоты, n - количество вещества, C - молярная теплоемкость при постоянном давлении, ΔT - изменение температуры.

Молярная теплоемкость криптона при постоянном давлении (C) составляет примерно 20.8 Дж/(моль·К).

Теперь найдем изменение температуры:

ΔT = T1 - T0 = 3 * T0 - T0 = 2 * T0.

Шаг 4: Подставим все известные величины в формулу:

Q = n * C * ΔT = 2 * 20.8 * 2 * T0.

Таким образом, получаем:

Q = 2 * 20.8 * 2 * T0 = 83.2 * T0.

Итак, количество теплоты, необходимое для передачи криптону, чтобы увеличить его объем в три раза при постоянном давлении, равно 83.2 * T0 Дж.