Условие задачи:
Какая масса водорода находится в цилиндре под поршнем, если при изобарном нагревании от температуры 250 К до температуры 680 К газ произвёл работу 400 Дж?
Задача №5.4.19 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»
Дано:
p=const, T1=250 К, T2=680 К, A=400 Дж, m−?
Решение задачи:
При изобарном нагревании (p=const) объем газа увеличивается (можете убедиться в этом, записав закон Гей-Люссака). Работу газа A при изобарном расширении определяют по формуле:
A = p\left( {{V_2} — {V_1}} \right) = p{V_2} — p{V_1}\;\;\;\;(1)
Запишем уравнение Клапейрона-Менделеева для начального и конечного состояния газа:
\left\{ \begin{gathered} p{V_1} = \frac{m}{M}R{T_1} \hfill \\ p{V_2} = \frac{m}{M}R{T_2} \hfill \\ \end{gathered} \right.
Молярная масса водорода M равна 0,002 кг/моль (2 г/моль).
Принимая во внимание эти два уравнения, формула (1) примет вид:
A = \frac{m}{M}R{T_2} — \frac{m}{M}R{T_1}
A = \frac{m}{M}R\left( {{T_2} — {T_1}} \right)
Давайте выразим искомую массу газа m — это последнее, что осталось сделать в задаче:
m = \frac{{AM}}{{R\left( {{T_2} — {T_1}} \right)}}
Произведём вычисления:
m = \frac{{400 \cdot 0,002}}{{8,31 \cdot \left( {680 — 250} \right)}} = 0,000224\;кг = 224\;мг
Ответ: 224 мг.
Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.
Смотрите также задачи:
5.4.18 На сколько градусов надо нагреть газ, чтобы его объем увеличился вдвое по сравнению
5.4.20 Один моль газа, имевший начальную температуру 300 К, изобарно расширился
5.4.21 Какую работу совершил водород массой 3 г при изобарном нагревании на 100 К?