Помогите, пожалуйста, решить задачу по физике с полным решением и ответами?

2 кмоль углекислого газа изобарно нагреваются на 50 К. Найдите количество теплоты, переданной газу, изменение внутренней энергии и работу расширения.

Физика 11 класс Термодинамика задача по физике углекислый газ изобарное нагревание Количество теплоты изменение внутренней энергии работа расширения решение задачи по физике Новый

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).