Какое отношение внутренних энергий 10 г кислорода (O2) и 15 г водорода (H2) при одинаковой температуре?

Физика 11 класс Термодинамика внутренняя энергия кислорода внутренняя энергия водорода отношение энергий газов физика газов термодинамика молекулярная масса газов Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать понятие о внутренней энергии идеального газа и его зависимости от температуры и количества вещества.

Шаг 1: Определение количества вещества

Сначала найдем количество вещества кислорода (O2) и водорода (H2) в молях.

• Молярная масса кислорода (O2) составляет примерно 32 г/моль. Для 10 г кислорода количество вещества (n1) можно найти по формуле:
• n1 = масса / молярная масса = 10 г / 32 г/моль = 0.3125 моль
• Молярная масса водорода (H2) составляет примерно 2 г/моль. Для 15 г водорода количество вещества (n2) можно найти по формуле:
• n2 = масса / молярная масса = 15 г / 2 г/моль = 7.5 моль

Шаг 2: Формула внутренней энергии

Внутренняя энергия идеального газа определяется по формуле:

U = (3/2) * n * R * T

где U - внутренняя энергия, n - количество вещества в молях, R - универсальная газовая постоянная (приблизительно 8.31 Дж/(моль·К)), T - температура в кельвинах.

Шаг 3: Сравнение внутренних энергий

Так как температура одинаковая для обоих газов, мы можем записать внутренние энергии для кислорода (U1) и водорода (U2):

• U1 = (3/2) * n1 * R * T = (3/2) * 0.3125 * R * T
• U2 = (3/2) * n2 * R * T = (3/2) * 7.5 * R * T

Теперь найдем отношение внутренних энергий:

(U1 / U2) = ((3/2) * 0.3125 * R * T) / ((3/2) * 7.5 * R * T)

Мы видим, что (3/2) и R * T сокращаются:

(U1 / U2) = 0.3125 / 7.5

Шаг 4: Вычисление отношения

Теперь можем вычислить это отношение:

(U1 / U2) = 0.3125 / 7.5 = 0.04167

Ответ

Таким образом, отношение внутренних энергий 10 г кислорода и 15 г водорода при одинаковой температуре составляет примерно 0.04167.