Один моль идеального одноатомного газа был переведен изобарически из состояния с температурой Т1 = 300 К в другое. В процессе газ получил количество теплоты Q = 1,5 кДж. На сколько раз уменьшилась плотность газа в результате этого процесса?

Физика 9 класс Идеальный газ и его свойства физика 9 класс Идеальный газ моль газа изобарический процесс температура газа Количество теплоты плотность газа изменение плотности термодинамика задачи по физике Новый

Чтобы ответить на этот вопрос, давайте разберем процесс, который происходит с газом. Мы знаем, что газ был переведен изобарически, что означает, что давление остается постоянным. Также мы знаем начальную температуру Т1 и количество теплоты Q, которое газ получил.

Шаг 1: Определение конечной температуры газа.

При изобарическом процессе количество теплоты, полученное газом, можно связать с изменением температуры с помощью уравнения:

Q = n * C * (T2 - T1),

где:

• Q - количество теплоты, полученное газом (в джоулях),
• n - количество молей газа (в нашем случае n = 1 моль),
• C - удельная теплоемкость при постоянном давлении (для одноатомного газа C = 5/2 * R, где R - универсальная газовая постоянная, примерно 8,31 Дж/(моль·К)),
• T2 - конечная температура газа.

Подставим известные значения в уравнение:

Q = 1500 Дж (так как 1,5 кДж = 1500 Дж),

n = 1 моль,

C = 5/2 * 8,31 ≈ 20,785 Дж/(моль·К).

Теперь подставим эти значения в уравнение:

1500 = 1 * 20,785 * (T2 - 300).

Решим это уравнение для T2:

1. 1500 = 20,785 * (T2 - 300),
2. Т2 - 300 = 1500 / 20,785,
3. Т2 - 300 ≈ 72,2,
4. T2 ≈ 372,2 K.

Шаг 2: Определение начальной и конечной плотности газа.

Плотность газа определяется по уравнению состояния идеального газа:

ρ = (P * M) / (R * T),

где:

• ρ - плотность газа,
• P - давление,
• M - молярная масса газа (для одноатомного газа, например, аргона, M ≈ 40 г/моль),
• R - универсальная газовая постоянная,
• T - температура в Кельвинах.

Так как давление P остается постоянным, мы можем выразить отношение плотностей:

ρ1 / ρ2 = T2 / T1.

Теперь подставим значения:

1. ρ1 / ρ2 = 372,2 / 300.
2. ρ1 / ρ2 ≈ 1,2407.

Это означает, что плотность газа уменьшилась в примерно 1,24 раза.

Ответ: Плотность газа уменьшилась примерно в 1,24 раза в результате процесса.