Яку роботу виконує водень масою 75 кг під час ізобарного нагрівання на 20 °C?
Ответы
Відповідь:
Пояснення:
Щоб визначити роботу, яку виконує водень під час ізобарного нагрівання, нам потрібно знати зміну внутрішньої енергії газу і залежність між роботою, здійсненою газом, і зміною його внутрішньої енергії.
Зміна внутрішньої енергії газу може бути визначена за допомогою формули:
ΔU = CΔT,
де ΔU - зміна внутрішньої енергії газу, C - теплоємність газу при постійному тиску, ΔT - зміна температури.
За умовою задачі, маса водню дорівнює 75 кг, що припускаємо його як ідеальний газ. Можна вважати, що тиск газу залишається сталим, тобто процес ізобарний. Тому, можна використати формулу:
W = -pΔV = -nRΔT,
де W - робота, виконана газом, p - тиск газу, ΔV - зміна об'єму газу, n - кількість речовин, R - універсальна газова стала, ΔT - зміна температури.
Оскільки ми знаємо масу газу, можемо визначити кількість речовин за допомогою формули:
n = m/M,
де m - маса газу, M - молярна маса газу.
Для водню молярна маса дорівнює 2,016 г/моль.
Тепер можемо обчислити зміну внутрішньої енергії газу:
ΔU = CΔT = (7/2)nRΔT,
де C = (7/2)R - теплоємність молярної маси ідеального газу при постійному тиску.
Зміна температури може бути знайдена з різниці температур:
ΔT = 20 °C.
Тепер можемо обчислити роботу, виконану газом:
W = -nRΔT = -(m/M)R