У циліндрі під поршнем міститься 0,2 кг гелію. Температура газу дорівнює 17°С. До якої температури нагрівається газ під час ізобарного нагрівання, отримавши від нагрівника 20 кДж теплоти? ​

Ответ:

Дано:

Maca renilo (m) = 0,2 kr

Початкова температура газу (T1) = 17 °C = 290 K

Кількість поданої теплоти (Q) = 20 кДж

Так як процес відбувається за ізобарою, то тиск газу залишається постійним. За законом ізобарного процесу, зміна теплоти газу дорівнює роботі, яку виконує газ над оточенням. За формулою:

Q = nCPAT,

деп- кількість речовини, Ср- молярна теплоємність при постійному тиску, ДТ - зміна температури.

Визначимо кількість речовини гелію:

n = m/M,

де м - молярна маса гелію, М=4 г/моль.

n = 0,2 кг / 4 г/моль = 50/1000 моль = 0,05 моль.

Так як процес ізобарний, то Ср гелію дорівнює Ср монатомного газу при постійному тиску:

Cp = (5/2)R,

n = m/M,

де М- молярна маса гелію, M= 4 г/моль.

n = 0,2 кг / 4 г/моль = 50/1000 моль = 0,05

моль.

Так як процес ізобарний, то Ср гелію дорівнює Ср монатомного газу при постійному тиску:

Cp = (5/2)R,

де R - універсальна газова стала, R = 8,31 Дж/ (моль·К).

Отже, Q = пСрДТ, тоді

AT=Q/(nCp)

ДТ = 20 кДж / (0,05 моль х (5/2)R)

AT = 20 000 Дж / (0,05 моль x (5/2) х 8,31 Дж/

(моль·К))

AT=481 K

Тому, газ нагріється від 17 °C до (17 + 481) °C = 498°C. Відповідь: 498°С.