6) What is the pressure P1 of the gas with molecules containing n atoms, which occupies a volume V1, when a certain

  • 33
6) What is the pressure P1 of the gas with molecules containing n atoms, which occupies a volume V1, when a certain amount of heat q is applied and the gas expands at a constant pressure to a volume V2, after which its pressure increases to P2 at a constant volume? The internal energy of the gas changes by ΔU and the gas performs work equivalent to A. Determine the unknown values. Given: n = 3; V1 = 2*10^-3 m3; P1 = ?; V2 = 5*10^-3 m3; P2 = 2*10^5 Pa; q = ? ΔU = 3150 J.
Eduard
13
Для решения данной задачи нам понадобятся формулы для работы газа и изменения его внутренней энергии.

1. Формула для работы газа \( A \):

\[ A = P \cdot \Delta V \]

где \( P \) - давление газа, а \( \Delta V \) - изменение объема газа.

2. Формула для изменения внутренней энергии газа \( \Delta U \):

\[ \Delta U = q - A \]

где \( q \) - количество теплоты, обменяемое газом с окружающей средой.

Теперь решим задачу шаг за шагом:

1. Рассчитаем работу газа, используя формулу работы \( A \):

\[ A = P_1 \cdot \Delta V \]

Мы знаем, что \( \Delta V = V_2 - V_1 \). Подставим известные значения:

\[ A = P_1 \cdot (V_2 - V_1) \]

2. Теперь используем полученное значение работы \( A \) и известное изменение внутренней энергии \( \Delta U \), чтобы найти количество теплоты \( q \):

\[ \Delta U = q - A \]

Подставим значения:

\[ 3150 = q - P_1 \cdot (V_2 - V_1) \]

3. Наконец, нам нужно определить значение давления \( P_1 \). Для этого рассмотрим изменение объема газа при постоянном давлении \( P_2 \):

\[ V_2 \cdot P_2 = V_1 \cdot P_1 \]

Решим данное уравнение относительно \( P_1 \):

\[ P_1 = \frac{V_2 \cdot P_2}{V_1} \]

Теперь можем решить задачу, подставив известные значения:

\[ P_1 = \frac{(5 \cdot 10^{-3} \, \text{м}^3) \cdot (2 \cdot 10^5 \, \text{Па})}{2 \cdot 10^{-3} \, \text{м}^3} \]

Произведем необходимые вычисления и найдем значение давления \( P_1 \).