Какую работу выполняет кислород массой 320 г при его нагревании при постоянном давлении на 10 к?

Физика 11 класс Термодинамика работа кислорода нагревание кислорода масса кислорода постоянное давление физика 11 класс Новый

Чтобы рассчитать работу, выполняемую газом при нагревании при постоянном давлении, мы можем воспользоваться формулой:

W = P * ΔV

Где:

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

Однако, чтобы найти изменение объема, нам нужно знать температуру и давление газа. Мы можем использовать закон Бойля-Мариотта и уравнение состояния идеального газа:

PV = nRT

Где:

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

Сначала нам нужно найти количество вещества кислорода:

Молярная масса кислорода (O2) составляет примерно 32 г/моль. Поэтому:

n = m / M

где:

• m - масса кислорода (320 г);
• M - молярная масса кислорода (32 г/моль).

Теперь подставим значения:

n = 320 г / 32 г/моль = 10 моль

Теперь мы можем найти изменение объема при нагревании на 10 К. Для этого используем уравнение состояния идеального газа:

Сначала найдем начальную температуру. Пусть начальная температура равна T1 (в К). Тогда конечная температура T2 будет равна:

T2 = T1 + ΔT = T1 + 10 К

Теперь подставим это в уравнение состояния:

P * V1 = n * R * T1

P * V2 = n * R * T2

Теперь мы можем выразить изменение объема ΔV:

ΔV = V2 - V1 = (n * R * T2) / P - (n * R * T1) / P

Сократим P:

ΔV = n * R * (T2 - T1) / P

Подставим T2 - T1 = 10 К:

ΔV = n * R * 10 / P

Теперь подставим найденные значения:

ΔV = 10 моль * 8.31 Дж/(моль·К) * 10 К / P

Теперь, чтобы найти работу, нам нужно подставить это значение в формулу для работы:

W = P * ΔV

Так как P сокращается, мы можем выразить работу как:

W = n * R * 10

Теперь подставим значения:

W = 10 моль * 8.31 Дж/(моль·К) * 10 = 831 Дж

Таким образом, работа, выполняемая кислородом массой 320 г при нагревании на 10 К при постоянном давлении, составляет 831 Дж.