Как изменится внутренняя энергия и выполненная работа газа при расширении, если масса водорода составляет 5 г

Ева

28

Для решения этой задачи будем использовать две формулы:
1) Изменение внутренней энергии газа: \(\Delta U = mc\Delta T\), где \(m\) - масса газа, \(c\) - удельная теплоемкость газа, \(\Delta T\) - изменение температуры.
2) Выполненная работа газа: \(W = P\Delta V\), где \(P\) - давление, \(\Delta V\) - изменение объема.

Для первой задачи:
Масса водорода составляет 5 г, он нагревается на 200 К при постоянном давлении.
Так как в задаче указано, что давление постоянно, то работу газа можно опустить из рассмотрения.
Теперь рассчитаем изменение внутренней энергии газа:
\(\Delta U = mc\Delta T\).
Молярная масса водорода \(M = 2\) г/моль (взято из периодической таблицы).
Количество вещества \(n = \frac{m}{M} = \frac{5}{2} = 2.5\) моль.
Теплоемкость водорода при постоянном давлении составляет \(c = 20.79\) Дж/(моль·К) (также взято из периодической таблицы).
Теперь можем рассчитать изменение внутренней энергии:
\(\Delta U = 2.5 \cdot 20.79 \cdot 200 = 10395\) Дж.

Таким образом, внутренняя энергия газа изменится на 10395 Дж.

Для второй задачи:
Масса неона составляет 20 г, он нагревается на 150 К при постоянном давлении.
Так как давление также постоянно, работу газа можно не учитывать.
Теплоемкость неона при постоянном давлении составляет \(c = 20.78\) Дж/(моль·К) (также взято из периодической таблицы).
Молярная масса неона \(M = 20\) г/моль (взято из периодической таблицы).
Количество вещества \(n = \frac{m}{M} = \frac{20}{20} = 1\) моль.
Теперь можем рассчитать изменение внутренней энергии:
\(\Delta U = 1 \cdot 20.78 \cdot 150 = 3117\) Дж.

Таким образом, внутренняя энергия газа изменится на 3117 Дж.

Чтобы найти количество теплоты, которое было передано газу в обоих случаях, надо использовать первый закон термодинамики: \(\Delta U = Q + W\), где \(\Delta U\) - изменение внутренней энергии газа, \(Q\) - количество теплоты, переданное газу, \(W\) - работа газа.
Так как мы не рассматривали работу газа, полученное в задаче изменение внутренней энергии является изменением количества теплоты.

Надеюсь, этот ответ поможет вам понять, как изменяется внутренняя энергия и выполняемая работа газа при расширении и сколько теплоты было передано газу в обоих случаях. Если у вас возникнут еще вопросы, не стесняйтесь спрашивать!