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)?
Физика11 классТермодинамика газовКоличество теплотыКриптонувеличение объемапостоянное давлениетемпература газа
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:
Шаг 1: Определим начальный и конечный объемы газа.
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.