Какой объем кислорода в 160 г при температуре 27 градусов, если он при изобарном нагревании увеличился вдвое? Какова работа газа при расширении, количество теплоты, которое пошло на нагревание кислорода, и изменение внутренней энергии? Ср=0,92 кДж,кг*К

Физика 11 класс Термодинамика газов объём кислорода 160 г кислорода температура 27 градусов изобарное нагревание работа газа Количество теплоты изменение внутренней энергии Новый

Для решения задачи нам нужно определить объем кислорода, работу газа при расширении, количество теплоты, которое пошло на нагревание, и изменение внутренней энергии. Начнем с того, что у нас есть 160 г кислорода (O2).

Шаг 1: Определение массы кислорода

Сначала переведем массу кислорода в килограммы:

• 160 г = 0,16 кг

Шаг 2: Определение начального объема кислорода

Для определения объема кислорода воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

PV = nRT, где:

• P - давление (изобарное, будем считать 1 атм = 101325 Па),
• V - объем газа,
• n - количество молей,
• R - универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль·К)),
• T - температура в Кельвинах.

Температура в Кельвинах: T = 27 + 273 = 300 K.

Теперь найдем количество молей кислорода:

• Молярная масса O2 = 32 г/моль.
• n = 160 г / 32 г/моль = 5 моль.

Теперь можем найти начальный объем V1:

V1 = nRT / P = (5 моль * 8,31 Дж/(моль·К) * 300 K) / 101325 Па = 0,123 м³.

Шаг 3: Определение конечного объема

При изобарном нагревании объем увеличивается вдвое:

• V2 = 2 * V1 = 2 * 0,123 м³ = 0,246 м³.

Шаг 4: Работа газа при расширении

Работа газа при изобарном процессе рассчитывается по формуле:

A = P * (V2 - V1).

Подставим значения:

• A = 101325 Па * (0,246 - 0,123) м³ = 101325 Па * 0,123 м³ = 12480,075 Дж = 12,48 кДж.

Шаг 5: Количество теплоты, которое пошло на нагревание

Количество теплоты при изобарном процессе рассчитывается по формуле:

Q = m * c * ΔT, где:

• m - масса (0,16 кг),
• c - удельная теплоемкость (0,92 кДж/(кг·К)),
• ΔT - изменение температуры (T2 - T1).

Найдём конечную температуру T2. При изобарном нагревании:

• V2/V1 = T2/T1 => T2 = T1 * (V2/V1) = 300 K * 2 = 600 K.

Теперь находим ΔT:

• ΔT = T2 - T1 = 600 K - 300 K = 300 K.

Теперь подставим значения в формулу для Q:

• Q = 0,16 кг * 0,92 кДж/(кг·К) * 300 K = 46,08 кДж.

Шаг 6: Изменение внутренней энергии

Изменение внутренней энергии можно найти по уравнению:

ΔU = Q - A.

Подставляем найденные значения:

• ΔU = 46,08 кДж - 12,48 кДж = 33,6 кДж.

Итак, подытожим результаты:

• Объем кислорода после нагревания: V2 = 0,246 м³.
• Работа газа при расширении: A = 12,48 кДж.
• Количество теплоты, которое пошло на нагревание: Q = 46,08 кДж.
• Изменение внутренней энергии: ΔU = 33,6 кДж.