Лучшие помощники
- Megamozg 2200 б
- Matalya1 1800 б
- DevAdmin 1700 б
- arkasha_bortnikov 890 б
- Dwayne_Johnson 860 б
13 апреля 2023 13:21
349
Распишите пожалуйста всё, в том числе и вывод формул:В цилиндрическом сосуде с площадью основания 250 см2 находится азот массой 10 г, сжатый поршнем, на котором лежит гиря массой 12,5 кг. Какую работу совершит газ при нагревании его от 25 до 625 °С? На какую высоту при этом поднимется поршень? Атмосферное давление равно 1 атм.
1
ответ
Для решения задачи необходимо использовать уравнение состояния идеального газа и закон сохранения энергии.
Уравнение состояния идеального газа:
pV = nRT
где p - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа.
Закон сохранения энергии:
A = ΔU + ΔK + ΔП
где A - работа, совершаемая газом, ΔU - изменение внутренней энергии газа, ΔK - изменение кинетической энергии газа и ΔП - изменение потенциальной энергии газа.
Для начала необходимо найти начальное давление газа. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
pV = nRT
n = m/M, где m - масса газа, M - молярная масса газа
n = 10 г / 28 г/моль = 0,357 моль
V = S * h, где S - площадь основания цилиндра, h - высота цилиндра
h = V / S = nRT / pS
p = nRT / hS = 0,357 * 8,31 * (25 + 273) / (h * 0,01 * 250)
p = 0,301 * h
Далее найдем работу, совершаемую газом при нагревании от 25 до 625 °С.
ΔU = Cv * n * ΔT, где Cv - удельная теплоемкость при постоянном объеме, ΔT - изменение температуры
ΔU = 5/2 * n * R * (625 + 273 - 25 - 273) = 5/2 * 0,357 * 8,31 * 600 = 886,5 Дж/моль
ΔK = 0, так как скорость молекул газа не меняется
ΔП = mgh, где m - масса гиря, g - ускорение свободного падения, h - высота поднятия гиря
ΔП = 12,5 * 9,81 * h = 122,6h Дж
A = ΔU + ΔП = 886,5 * 0,301 * h + 122,6h = 383,2h Дж
Наконец, найдем высоту, на которую поднимется поршень.
A = Fh, где F - сила, действующая на поршень
F = pS - масса гиря * g = 0,301 * 250 - 12,5 * 9,81 = 192,5 Н
h = A / F = 383,2 / 192,5 = 1,99 м
Итак, газ совершит работу 383,2 Дж, а поршень поднимется на высоту 1,99 м.
Уравнение состояния идеального газа:
pV = nRT
где p - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа.
Закон сохранения энергии:
A = ΔU + ΔK + ΔП
где A - работа, совершаемая газом, ΔU - изменение внутренней энергии газа, ΔK - изменение кинетической энергии газа и ΔП - изменение потенциальной энергии газа.
Для начала необходимо найти начальное давление газа. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
pV = nRT
n = m/M, где m - масса газа, M - молярная масса газа
n = 10 г / 28 г/моль = 0,357 моль
V = S * h, где S - площадь основания цилиндра, h - высота цилиндра
h = V / S = nRT / pS
p = nRT / hS = 0,357 * 8,31 * (25 + 273) / (h * 0,01 * 250)
p = 0,301 * h
Далее найдем работу, совершаемую газом при нагревании от 25 до 625 °С.
ΔU = Cv * n * ΔT, где Cv - удельная теплоемкость при постоянном объеме, ΔT - изменение температуры
ΔU = 5/2 * n * R * (625 + 273 - 25 - 273) = 5/2 * 0,357 * 8,31 * 600 = 886,5 Дж/моль
ΔK = 0, так как скорость молекул газа не меняется
ΔП = mgh, где m - масса гиря, g - ускорение свободного падения, h - высота поднятия гиря
ΔП = 12,5 * 9,81 * h = 122,6h Дж
A = ΔU + ΔП = 886,5 * 0,301 * h + 122,6h = 383,2h Дж
Наконец, найдем высоту, на которую поднимется поршень.
A = Fh, где F - сила, действующая на поршень
F = pS - масса гиря * g = 0,301 * 250 - 12,5 * 9,81 = 192,5 Н
h = A / F = 383,2 / 192,5 = 1,99 м
Итак, газ совершит работу 383,2 Дж, а поршень поднимется на высоту 1,99 м.
1
·
Хороший ответ
13 апреля 2023 13:26
Остались вопросы?
Еще вопросы по категории Физика
Слитки золота, олова и алюминия имеют одинаковые массы. Полости в слитках отсутствуют. Определи соотношение между объёмами слитков, если плотности мат...
Рамку, площадь которой равна S = 0,5 м2, поместили в магнитное поле перпендикулярно его силовым линиям. Когда по рамке пропустили...
10 Тело подвесили на пружине СРОЧНО ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА ДАМ ВСЕ БАЛЛЫ динамометра. Вес тела оказался равен 26 кН. Не снимая тела с пружины, его целико...
Сколько будет 50 грамм в килограммах 50г=?кг...
3. Найти отношение внутренних энергий 10г (O2) и 15 г (Н2) при одинаковой температуре. Молярная масса атома кислорода16 /O г моль . Молярная ма...
Все предметы