Сколько килоджоулей теплоты отдаёт газ, обозначенный как q2−3, в процессе 2–3, если взят 2,0 моль одноатомного газа

Примула

23

Для решения этой задачи нам понадобится знание о законе сохранения энергии в термодинамике. Закон сохранения энергии гласит, что вся энергия, поступающая или покидающая систему, должна быть учтена. В данном случае, мы должны учесть количество теплоты, отдаваемой газом в процессе 2-3.

Чтобы решить задачу, нам необходимо знать количество молей газа и процессы, происходящие в данной системе. Показанный на рисунке процесс 1-2-3-4 имеет следующие характеристики:

Процесс 1-2: изохорический процесс, то есть объем газа не меняется.
Процесс 2-3: изотермический процесс, то есть температура газа не меняется.
Процесс 3-4: адиабатический процесс, то есть нет обмена теплом между системой и окружающей средой.

Из задачи известно, что количество молей одноатомного газа равно 2,0 моль. Теперь мы можем приступить к решению задачи.

1. Найдем количество теплоты, отдаваемой газом в процессе 1-2. Так как процесс изохорический, то работа, совершаемая газом, равна нулю. Следовательно, всю энергию в форме теплоты газ получил от окружающей среды. Обозначим эту энергию как q1-2.

2. Найдем количество теплоты, отдаваемой газом в процессе 2-3. Так как процесс изотермический, то работа, совершаемая газом, можно выразить через изменение его объема:
\[W = -nRT\ln\left(\frac{V_3}{V_2}\right)\]
где n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа, V2 и V3 - объемы газа в процессах 2-3 соответственно. Так как температура газа не меняется, работа равна нулю. Следовательно, вся энергия в форме теплоты отдается газом окружающей среде. Обозначим это количество теплоты как q2-3.

3. Так как процесс 3-4 адиабатический, то ни работа, ни количество теплоты не обмениваются между системой и окружающей средой.

Теперь мы можем приступить к решению задачи. Поскольку в процессе 2-3 теплота полностью отдается газом окружающей среде, то количество теплоты от газа, обозначенного как q2-3, будет равно q2-3 = q1-2 + q2-3.

Для полного решения задачи нам необходимо знать величину q1-2, а также уточнить изменение объемов газа в процессе 2-3 (V2 и V3). Если у вас есть эта информация, я смогу рассчитать количество килоджоулей теплоты, отдаваемой газом в процессе 2-3.