Какова работа, совершаемая 21 граммом азота при изобарном нагревании на 37 К?

Физика Университет Термодинамика работа азот изобарное нагревание 37 К физика Новый

Для определения работы, совершаемой 21 граммом азота (N2) при изобарном нагревании на 37 К, необходимо использовать уравнение состояния идеального газа и формулу для работы при изобарном процессе.

Шаг 1: Определение количества вещества азота.

Сначала найдем количество вещества (n) азота в молях. Для этого используем формулу:

• n = m / M

где:

• m - масса газа (в граммах),
• M - молярная масса газа (в граммах на моль).

Молярная масса азота (N2) составляет примерно 28 г/моль. Таким образом:

• n = 21 г / 28 г/моль = 0.75 моль.

Шаг 2: Использование формулы для работы при изобарном процессе.

Работа, совершаемая газом при изобарном процессе, рассчитывается по формуле:

• W = P * ΔV

где:

• W - работа,
• P - давление газа,
• ΔV - изменение объема газа.

Также изменение объема можно выразить через количество вещества и температуру:

• ΔV = n * R * ΔT / P

где:

• R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)),
• ΔT - изменение температуры (в К).

Шаг 3: Подставим известные значения.

Изменение температуры (ΔT) равно 37 К. Подставим значения в уравнение для работы:

• ΔV = n * R * ΔT / P.

Теперь подставим значения:

• ΔV = 0.75 моль * 8.314 Дж/(моль·К) * 37 К / P.

Так как давление не указано, предположим, что оно равно 1 атм (примерно 101325 Па). Подставляем:

• ΔV = (0.75 * 8.314 * 37) / 101325.

Теперь найдем ΔV:

• ΔV ≈ (0.75 * 8.314 * 37) / 101325 ≈ 0.019 м³.

Шаг 4: Подсчет работы.

Теперь можем найти работу:

• W = P * ΔV = 101325 Па * 0.019 м³.

Вычисляем:

• W ≈ 1926 Дж.

Итог: Работа, совершаемая 21 граммом азота при изобарном нагревании на 37 К, составляет примерно 1926 Дж.