В цилиндре под поршнем находится кислород. Как можно определить массу кислорода, если известна работа, совершаемая при нагревании газа от 273K до 473K, равная 16кДж, при этом трение не учитывается?

Физика 11 класс Термодинамика газов масса кислорода работа газа нагревание газа цилиндр под поршнем физика 11 класс термодинамика изменение температуры Идеальный газ расчет массы газа Новый

Для решения задачи нам необходимо воспользоваться уравнением состояния идеального газа и формулой для работы, совершаемой газом при изобарном процессе. В данном случае мы будем считать, что процесс нагревания газа происходит при постоянном давлении.

Шаг 1: Определим работу, совершаемую газом.

Работа, совершаемая при изобарном процессе, рассчитывается по формуле:

W = P * ΔV

где W - работа, P - давление, ΔV - изменение объема.

Шаг 2: Найдем изменение температуры.

Температура изменяется от 273K до 473K, следовательно:

ΔT = T2 - T1 = 473K - 273K = 200K

Шаг 3: Определим количество теплоты, переданное газу.

Используем уравнение для количества теплоты при нагревании идеального газа:

Q = n C ΔT

где Q - количество теплоты, n - количество молей газа, C - удельная теплоемкость при постоянном давлении (для кислорода C ≈ 29 Дж/(моль·К)), ΔT - изменение температуры.

Шаг 4: Воспользуемся законом сохранения энергии.

При нагревании газа работа, совершаемая над газом, равна количеству теплоты, переданному газу:

Q = W

Таким образом, получаем:

n C ΔT = W

Шаг 5: Подставим известные значения и найдём количество молей газа.

Подставим значения в уравнение:

n 29 200 = 16000

Отсюда: n = 16000 / (29 * 200) n ≈ 2.75 моль

Шаг 6: Определим массу кислорода.

Масса газа рассчитывается по формуле:

m = n * M

где M - молярная масса кислорода (O2) составляет примерно 32 г/моль.

Теперь подставим значение n:

m = 2.75 * 32 m ≈ 88 г

Таким образом, масса кислорода в цилиндре составляет примерно 88 граммов.