В цилиндре под поршнем находится азот массой 0.6 кг, занимающей объём 1000 л при температуре 560 К. В результате подвода теплоты газ расширился и занял объём 4200 л, причём температура осталась неизменной. Найти: 1) изменение внутренней энергии газа; 2)

Добавлена: 13.05.2026
Обновлена: 13.05.2026
Предмет: Физика
Автор: Кэмп

#Молекулярная физика
#Статистическая физика

Условие:

В цилиндре под поршнем находится азот массой 0.6 кг, занимающей объём 1000 л при температуре 560 К. В результате подвода теплоты газ расширился и занял объём 4200 л, причём температура осталась неизменной. Найти: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) совершенную им работу; 3) количество теплоты, сообщенное газу.

Решение:

Изменение внутренней энергии газа.

Для идеального газа изменение внутренней энергии (ΔU) зависит только от изменения температуры. Поскольку температура газа осталась неизменной (560 K), изменение внутренней энергии равно нулю:

ΔU = 0 Дж.
Совершенная им работа.

Работа, совершаемая газом при изобарном процессе (при постоянной температуре), рассчитывается по формуле:
\nA = P * ΔV,

где P - давление, ΔV - изменение объема.

Сначала найдем давление газа. Используем уравнение состояния идеального газа:
\nPV = nRT,

где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Сначала найдем количество вещества (n):
\nn = m / M,

где m - масса газа, M - молярная масса азота (M = 28 г/моль = 0.028 кг/моль).
\nn = 0.6 кг / 0.028 кг/моль ≈ 21.43 моль.

Теперь можем найти давление (P) при начальном объеме (V1 = 1000 л = 1 м³):
\nP = nRT / V1.
\nR = 8.314 Дж/(моль·К).
\nP = (21.43 моль) *...