Какое изменение внутренней энергии произойдет у 2 моль гелия при изобарном расширении от 5 до 10 литров при давлении 200 кПа?

Физика 9 класс Внутренняя энергия и термодинамика газов внутренняя энергия 2 моль гелия изобарное расширение 5 до 10 литров давление 200 кПа Новый

Чтобы найти изменение внутренней энергии гелия при изобарном расширении, мы можем использовать формулу для изменения внутренней энергии идеального газа:

ΔU = n * Cv * ΔT

где:

• ΔU - изменение внутренней энергии;
• n - количество моль газа;
• Cv - удельная теплоемкость при постоянном объеме;
• ΔT - изменение температуры.

Для гелия, который является одноатомным газом, удельная теплоемкость при постоянном объеме (Cv) равна 3/2 * R, где R - универсальная газовая постоянная, равная примерно 8.31 Дж/(моль·К).

Теперь давайте определим шаги решения:

1. Определим количество моль (n): У нас уже есть 2 моль гелия.
2. Определим удельную теплоемкость (Cv): Для гелия Cv = 3/2 * R = 3/2 * 8.31 ≈ 12.47 Дж/(моль·К).
3. Найдем изменение температуры (ΔT): Мы можем использовать уравнение состояния идеального газа, чтобы найти изменение температуры. Сначала найдем начальную и конечную температуры.

Используем уравнение состояния идеального газа:

P * V = n * R * T

1. Для начального состояния (V1 = 5 л = 0.005 м³):

T1 = (P * V1) / (n * R) = (200000 Па * 0.005 м³) / (2 моль * 8.31 Дж/(моль·К)) ≈ 12.05 К.

2. Для конечного состояния (V2 = 10 л = 0.01 м³):

T2 = (P * V2) / (n * R) = (200000 Па * 0.01 м³) / (2 моль * 8.31 Дж/(моль·К)) ≈ 24.10 К.

Теперь можем найти изменение температуры:

ΔT = T2 - T1 = 24.10 К - 12.05 К = 12.05 К.

4. Теперь подставим все данные в формулу для изменения внутренней энергии:

ΔU = n * Cv * ΔT = 2 моль * 12.47 Дж/(моль·К) * 12.05 К ≈ 300.0 Дж.

Ответ: Изменение внутренней энергии гелия при изобарном расширении составит примерно 300 Дж.