Какой объем газа получится после изобарного сжатия идеального одноатомного газа, если его количество вещества равно v = 2,0 моль и объем уменьшился в n = 3 раза, при начальной температуре t = 77 °С? Какова работа, совершенная внешними силами над газом в этом процессе?
Физика 11 класс Изобарные процессы и работа газа Объём газа изобарное сжатие Идеальный газ одноатомный газ количество вещества температура газа работа внешних сил физика 11 класс Новый
Чтобы решить задачу, давайте сначала вспомним, что такое изобарное сжатие. При изобарном процессе давление газа остается постоянным. В данном случае мы имеем идеальный одноатомный газ, количество вещества которого составляет v = 2,0 моль, и объем уменьшился в n = 3 раза.
1. **Определим начальный объем газа.**
2. **Используем уравнение состояния идеального газа.**
Уравнение состояния идеального газа выглядит так:
P * V = n * R * T,
где:
3. **Переведем начальную температуру в Кельвины.**
Температура в Кельвинах T будет равна:
T = 77 °C + 273.15 = 350.15 K.
4. **Подставим значения в уравнение состояния для начального объема.**
Для начального объема V1 имеем:
P * V1 = 2,0 моль * 8.31 Дж/(моль·К) * 350.15 K.
Теперь можем рассчитать V1, но для этой задачи нам не нужно знать точное значение давления, так как оно остается постоянным.
5. **Найдем конечный объем V2.**
Поскольку V2 = V1 / 3, то конечный объем газа будет равен:
V2 = V1 / 3.
6. **Теперь найдем работу, совершенную внешними силами над газом.**
Работа при изобарном процессе рассчитывается по формуле:
A = P * (V1 - V2).
Подставляя V2 = V1 / 3, получаем:
A = P * (V1 - V1 / 3) = P * (2V1 / 3).
7. **Теперь выразим давление P через начальный объем V1.**
Из уравнения состояния:
P = (n * R * T) / V1.
Подставим это значение в формулу для работы:
A = (n * R * T / V1) * (2V1 / 3) = (2n * R * T) / 3.
8. **Теперь подставим известные значения.**
A = (2 * 2,0 моль * 8.31 Дж/(моль·К) * 350.15 K) / 3.
Теперь можем посчитать:
A = (2 * 2 * 8.31 * 350.15) / 3 ≈ 2 * 2 * 8.31 * 350.15 / 3.
Выполнив вычисления, мы получим значение работы.
Таким образом, мы нашли конечный объем газа и работу, совершенную внешними силами над газом. Если у вас есть доступ к калькулятору, вы можете подставить значения и получить численный ответ.