Какое количество теплоты необходимо передать газу, чтобы поршень опустился на расстояние h в цилиндре abcd, который

  • 55
Какое количество теплоты необходимо передать газу, чтобы поршень опустился на расстояние h в цилиндре abcd, который закрыт сверху и открыт снизу, прикрепленный к стенке бассейна, заполненного водой? В верхней части цилиндра kbcm находится 1 моль гелия, отделенный от воды поршнем (bk = 2h). Гелий нагревают, пропуская ток через спираль. Массой поршня, трением и теплопроводностью пренебрегаем. Бассейн является широким, а плотность воды обозначена как ρ и сечение цилиндра не указано.
Sharik
70
Для решения этой задачи мы можем использовать первый закон термодинамики, который гласит, что изменение внутренней энергии газа равно сумме работы, совершенной над газом, и количеству теплоты, полученному от внешней среды.

Сначала рассмотрим работу, совершенную над газом. Поскольку поршень опускается, работа будет отрицательной. Работа можно выразить следующим образом:

W=PгΔV

где Pг - давление газа, а ΔV - изменение объема газа. Поскольку газ расширяется, его объем увеличивается на ΔV=πr2Δh, где r - радиус цилиндра, π - математическая константа, а Δh - изменение высоты поршня.

Теперь рассмотрим количеству теплоты, передаваемой газу. По определению, теплообмен равен произведению массы газа m на удельную теплоемкость C, умноженную на изменение температуры газа T. Изменение температуры газа можно найти из формулы идеального газа:

ΔT=ΔQmC

где ΔQ - изменение теплоты, m - масса газа, а C - удельная теплоемкость газа.

Теперь мы можем объединить все эти компоненты, чтобы найти желаемое количество теплоты. Запишем данный процесс:

ΔQ=W+mCΔT

Подставим значения, чтобы получить более конкретный ответ.

Надеюсь, эта информация будет полезной для решения данной задачи. Если у вас есть какие-либо дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать их.