Чтобы рассчитать работу, которую выполняет азот массой 2 кг при изобарном (постоянном давлении) нагревании на 20 градусов, нам нужно использовать формулу для работы при изобарном процессе:

W = P * ΔV

Где:

• W - работа, выполненная газом;
• P - давление газа;
• ΔV - изменение объема газа.

Для того чтобы найти изменение объема, мы можем воспользоваться уравнением состояния идеального газа:

P * V = n * R * T

Где:

• n - количество вещества (в молях);
• R - универсальная газовая постоянная (8.31 Дж/(моль·К));
• T - температура в Кельвинах.

Сначала найдем количество вещества (n) азота:

Молярная масса азота (N2) примерно равна 28 г/моль, что соответствует 0.028 кг/моль. Следовательно:

n = m / M = 2 kg / 0.028 kg/mol ≈ 71.43 mol

Теперь нам нужно определить изменение температуры в Кельвинах:

ΔT = 20 °C = 20 K

Теперь найдем изменение объема (ΔV) при изобарном процессе. Мы знаем, что:

ΔV = n * R * ΔT / P

Для этого нам нужно знать давление. Предположим, что давление равно 1 атм (это 101325 Па). Теперь подставим все известные значения:

ΔV = (71.43 mol) * (8.31 J/(mol·K)) * (20 K) / (101325 Pa)

Теперь произведем вычисления:

ΔV ≈ (71.43 * 8.31 * 20) / 101325 ≈ 0.111 m³

Теперь можем подставить значение ΔV в формулу для работы:

W = P * ΔV = 101325 Pa * 0.111 m³ ≈ 11247.075 J

Таким образом, работа, выполненная азотом при его изобарном нагревании на 20 градусов, составляет примерно 11247 Дж.