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).

Сначала переведем массу кислорода в килограммы:

• 160 г = 0,16 кг

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.

При изобарном нагревании объем увеличивается вдвое:

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

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.

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.

Изменение внутренней энергии можно найти по уравнению:

ΔU = Q - A.

Подставляем найденные значения:

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

• 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.