Посчитайте количество теплоты, полученное одноатомным гелием при изотермическом расширении, если его температура

  • 8
Посчитайте количество теплоты, полученное одноатомным гелием при изотермическом расширении, если его температура изменилась с 300 К до
Булька
11
Когда одноатомный гелий расширяется изотермически, его температура остается постоянной. Для решения данной задачи мы можем использовать уравнение состояния идеального газа:

PV=nRT

Где:
- P - давление газа
- V - объем газа
- n - количество вещества газа в молях
- R - универсальная газовая постоянная (около 8,31 Дж/(моль·К))
- T - температура газа в Кельвинах

Из-за изотермического процесса, температура гелия остается постоянной и равна начальной температуре 300 Кельвинов. Пусть начальный объем газа составляет V1, а конечный объем V2. Количество вещества газа тоже будет оставаться постоянным, так как ни добавляется, ни удаляется гелий.

Мы можем записать уравнение состояния идеального газа для начального и конечного состояния:

P1V1=nRT
P2V2=nRT

Так как количество гелия остается неизменным, мы можем сделать равенство левых частей обоих уравнений:

P1V1=P2V2

Чтобы найти количество теплоты, полученное гелием, мы можем использовать формулу:

Q=nCvΔT

Где:
- Q - количество теплоты (в джоулях)
- n - количество вещества газа в молях
- C_v - молярная теплоемкость при постоянном объеме
- ΔT - изменение температуры газа (в Кельвинах)

В нашем случае, так как гелий является одноатомным газом, его молярная теплоемкость при постоянном объеме равна 32R.

Таким образом, чтобы рассчитать количество теплоты, полученное гелием, нам нужно найти изменение объема и изменение температуры.

Так как газ расширяется изотермически, изменение температуры равно 0. Из равенства P1V1=P2V2, мы можем выразить конечный объем V2 через начальный объем V1:

V2=P1V1P2

Теперь мы можем вычислить количество теплоты:

Q=nCvΔT=nCv0=0

Таким образом, в данном случае количество теплоты, полученное одноатомным гелием при изотермическом расширении, равно 0.