Каким газом проводили эксперимент, если некоторому газу массой 0,125 кг, находящемуся под подвижным поршнем, сообщили
Каким газом проводили эксперимент, если некоторому газу массой 0,125 кг, находящемуся под подвижным поршнем, сообщили количество теплоты в размере 228 Дж, и измерения показали повышение его температуры на 2 °C? 1) Водород. 2) Гелий. 3) Кислород. 4) Азот.
Александра 33
Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии, который гласит, что количество переданной теплоты равно изменению внутренней энергии системы и работы, совершенной над системой. В данном случае, у нас есть количество переданной теплоты, изменение температуры и масса газа подвижным поршнем. Пусть \(Q\) - количество переданной теплоты, \(m\) - масса газа, \(\Delta T\) - изменение температуры.Мы можем использовать формулу изменения внутренней энергии газа:
\(\Delta U = mc\Delta T\),
где \(c\) - удельная теплоемкость газа.
Для каждого газа удельная теплоемкость различна, поэтому мы должны найти газ, удельная теплоемкость которого приведет к указанному изменению температуры и количество переданной теплоты.
Допустим, что мы выбираем газ \(X\). Тогда формула изменения внутренней энергии газа будет выглядеть:
\(\Delta U_X = m_Xc_X\Delta T\).
Теперь мы можем использовать эти формулы и данные задачи для нахождения искомого газа:
Подставим данные в формулу изменения внутренней энергии:
\(Q = m_Xc_X\Delta T\).
Разделим обе части уравнения на \(m_X\Delta T\):
\(\frac{Q}{m_X\Delta T} = c_X\).
Теперь мы можем найти удельную теплоемкость газа \(X\), подставив заданные значения:
\(\frac{228 \, \text{Дж}}{0,125 \, \text{кг} \cdot 2 \, \degree C} = c_X\).
Вычислив это выражение, получим:
\[\frac{228 \, \text{Дж}}{0,125 \, \text{кг} \cdot 2 \, \degree C} \approx 912 \, \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \degree C}.\]
Посмотрим на варианты ответов:
1) Водород - нет информации о его удельной теплоемкости.
2) Гелий - нет информации о его удельной теплоемкости.
3) Кислород - нет информации о его удельной теплоемкости.
4) Азот - 912 \(\frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \degree C}\).
Исходя из полученных результатов, можно утверждать, что газ, проводивший эксперимент, это азот (вариант 4), так как только у него удельная теплоемкость равна 912 \(\frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \degree C}\).