Для решения задачи, давайте сначала вспомним основные уравнения и понятия, которые нам понадобятся.

У нас есть углекислый газ (CO2),который в данной задаче рассматривается как идеальный газ. Изобарный процесс означает, что давление газа остается постоянным. В этом случае мы можем использовать следующие уравнения:

• Количество теплоты, переданное газу: Q = n * C * ΔT
• Изменение внутренней энергии: ΔU = n * Cv * ΔT
• Работа расширения: A = P * ΔV

Где:

• Q - количество теплоты, переданное газу;
• n - количество молей газа;
• C - теплоемкость при постоянном давлении (C = Cp для изобарного процесса);
• ΔT - изменение температуры;
• ΔU - изменение внутренней энергии;
• Cv - теплоемкость при постоянном объеме;
• A - работа расширения;
• P - давление;
• ΔV - изменение объема.

Теперь давайте подставим известные значения в формулы:

1. Найдем количество теплоты (Q).

• Количество молей (n) = 2 кмоль = 2000 моль.
• Для углекислого газа теплоемкость при постоянном давлении Cp = 37 Дж/(моль·К).
• Изменение температуры (ΔT) = 50 К.

Теперь подставим значения в формулу для Q:

Q = n * Cp * ΔT = 2000 моль * 37 Дж/(моль·К) * 50 К.

Q = 2000 * 37 * 50 = 3700000 Дж.

Таким образом, количество теплоты, переданное газу, составляет Q = 3700000 Дж (или 3.7 МДж).

2. Теперь найдем изменение внутренней энергии (ΔU).

• Для углекислого газа теплоемкость при постоянном объеме Cv = 28 Дж/(моль·К).

Подставляем значения в формулу для ΔU:

ΔU = n * Cv * ΔT = 2000 моль * 28 Дж/(моль·К) * 50 К.

ΔU = 2000 * 28 * 50 = 2800000 Дж.

Таким образом, изменение внутренней энергии составляет ΔU = 2800000 Дж (или 2.8 МДж).

3. Теперь найдем работу расширения (A).

Работа в изобарном процессе может быть найдена через изменение объема. Однако, для этого нам нужно знать давление. Если давление не задано, мы можем использовать уравнение состояния идеального газа:

P * V = n * R * T, где R - универсальная газовая постоянная (R = 8.31 Дж/(моль·К)).

Но в данной задаче мы можем использовать соотношение между Q, ΔU и A:

Q = ΔU + A.

Отсюда A = Q - ΔU.

A = 3700000 Дж - 2800000 Дж = 900000 Дж.

Таким образом, работа расширения составляет A = 900000 Дж (или 0.9 МДж).

Ответы:

• Количество теплоты, переданное газу: Q = 3700000 Дж (3.7 МДж).
• Изменение внутренней энергии: ΔU = 2800000 Дж (2.8 МДж).
• Работа расширения: A = 900000 Дж (0.9 МДж).