Какое количество теплоты поглощает газ и какую работу он производит при нагревании 0,2 кг азота от 20 до 80°С при постоянном давлении, если Ср равно 1 кДж/кг·К?

Какое количество теплоты нужно сообщить 1,5 кг кислорода, чтобы повысить его температуру на 8°С, и каково изменение внутренней энергии, если Cv равно 675 Дж/кг·К?

Какую работу производит газ и каково приращение его внутренней энергии при изобарном нагревании 800 моль газа на 500 К, если ему сообщили количество теплоты 9,4 МДж?

Физика 11 класс Термодинамика Количество теплоты работа газа нагревание азота изменение внутренней энергии кислород температура изобарное нагревание моль газа Теплоёмкость физика 11 класс Новый

Давайте разберем задачу по частям.

1. Нагревание азота:

Дано:

• Масса азота (m) = 0,2 кг
• Начальная температура (T1) = 20°С
• Конечная температура (T2) = 80°С
• Ср (удельная теплоемкость при постоянном давлении) = 1 кДж/кг·К = 1000 Дж/кг·К

Сначала найдем изменение температуры (ΔT):

• ΔT = T2 - T1 = 80°С - 20°С = 60°С

Теперь можем найти количество теплоты (Q), которое поглощает газ при нагревании:

• Q = m * Ср * ΔT
• Q = 0,2 кг * 1000 Дж/кг·К * 60 К = 12000 Дж = 12 кДж

Работа, производимая газом при нагревании при постоянном давлении, равна нулю, так как в процессе не происходит изменения объема.

Итак, газ поглощает 12 кДж теплоты и производит 0 работы.

2. Нагревание кислорода:

Дано:

• Масса кислорода (m) = 1,5 кг
• Изменение температуры (ΔT) = 8°С
• Сv (удельная теплоемкость при постоянном объеме) = 675 Дж/кг·К

Количество теплоты, необходимое для повышения температуры кислорода, можно найти по формуле:

• Q = m * Ср * ΔT
• Здесь Ср для кислорода можно принять как 1000 Дж/кг·К (если нет других данных).
• Q = 1,5 кг * 1000 Дж/кг·К * 8 К = 12000 Дж = 12 кДж

Изменение внутренней энергии (ΔU) при нагревании можно найти по формуле:

• ΔU = m * Cv * ΔT
• ΔU = 1,5 кг * 675 Дж/кг·К * 8 К = 8100 Дж = 8,1 кДж

Итак, для нагревания 1,5 кг кислорода нужно сообщить 12 кДж теплоты, а изменение внутренней энергии составляет 8,1 кДж.

3. Нагревание газа при изобарных условиях:

Дано:

• Количество газа (n) = 800 моль
• Изменение температуры (ΔT) = 500 К
• Количество теплоты (Q) = 9,4 МДж = 9400000 Дж

Работа, производимая газом при изобарном процессе, может быть найдена по формуле:

• W = P * ΔV
• Также W = n * R * ΔT, где R - универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль·К)).
• W = 800 моль * 8,31 Дж/(моль·К) * 500 К = 3324000 Дж = 3,324 МДж.

Теперь найдем изменение внутренней энергии (ΔU):

• Согласно первому закону термодинамики: Q = ΔU + W
• ΔU = Q - W = 9400000 Дж - 3324000 Дж = 6076000 Дж = 6,076 МДж.

Итак, при изобарном нагревании 800 моль газа производится работа 3,324 МДж, а приращение внутренней энергии составляет 6,076 МДж.