Какую задачу выполнил азот, имеющий массу 420 г, при нагреве от 40 до 100 °C под постоянным давлением? Какое количество

Luna

70

Для решения этой задачи, мы можем использовать формулу, которая описывает количество теплоты, переданной веществу при его нагреве под постоянным давлением, так называемую формулу молярной теплоемкости. Молярная теплоемкость (\(C_p\)) - это количество теплоты, необходимое для повышения температуры одного моля вещества на один градус Цельсия. Формула для молярной теплоемкости выглядит следующим образом:

\[
Q = n \cdot C_p \cdot \Delta T
\]

Где:
\(Q\) - количество теплоты, переданное веществу,
\(n\) - количество вещества (в молях),
\(C_p\) - молярная теплоемкость,
\(\Delta T\) - изменение температуры.

Для нахождения количества вещества (\(n\)), мы можем использовать формулу связи между массой (\(m\)) вещества, его молярной массой (\(M\)) и количеством вещества:

\[
n = \frac{m}{M}
\]

В данной задаче нам дана масса азота (\(m = 420\) г) и известно, что азот имеет молярную массу (\(M\)) приблизительно равную 28 г/моль.

Сначала найдем количество вещества (\(n\)):

\[
n = \frac{420 \, \text{г}}{28 \, \text{г/моль}} \approx 15 \, \text{моль}
\]

Теперь, нам нужно найти разность температур (\(\Delta T\)). В данной задаче, азот нагревается от 40 до 100 °C, значит \(\Delta T = 100 - 40 = 60\) °C.

Таким образом, мы можем использовать эти значения для расчета количества переданной теплоты (\(Q\)):

\[
Q = n \cdot C_p \cdot \Delta T
\]

Теперь осталось лишь найти значение молярной теплоемкости (\(C_p\)) для азота. По таблицам, мы можем узнать значение \(C_p\) для данного процесса. В этом случае, при преобразованиях под постоянным давлением, \(C_p\) азота примерно равно 29.1 Дж/(моль·°C).

Подставляя значения в формулу, получаем:

\[
Q = 15 \, \text{моль} \cdot 29.1 \, \text{Дж/(моль·°C)} \cdot 60 \, \text{°C} \approx 26,190 \, \text{Дж}
\]

Таким образом, азоту было передано около 26,190 Дж теплоты в этом процессе.

Что касается изменения внутренней энергии (\(\Delta U\)) азота, оно определяется формулой:

\[
\Delta U = Q - W
\]

Где:
\(W\) - работа, выполненная азотом в процессе изменения его состояния.

В данной задаче нам сказано, что процесс является нагреванием под постоянным давлением, а значит \(W = P \cdot \Delta V\), где \(P\) - давление и \(\Delta V\) - изменение объема.

Так как нет информации о давлении и изменении объема, мы не можем точно определить изменение внутренней энергии в этом процессе.