Решить задачу по физике Какую работу может совершить при адиабатном процессе неон, если температура изменится на 200К. Масса газа 200г.

19 Июн 2020 в 19:45
253 +1
0
Ответы
1

Для решения задачи нам необходимо знать, что в адиабатном процессе уравнение состояния газа выглядит следующим образом:
$$PV^\gamma = const,$$
где $\gamma$ - показатель адиабаты, для моноатомного газа (такого как неон) $\gamma = \frac{5}{3}$.

Также известно, что работа, совершаемая в адиабатном процессе, вычисляется по формуле:
$$A = \frac{P_1V_1 - P_2V_2}{\gamma - 1},$$
где $P_1$, $V_1$, $P_2$, $V_2$ - начальное и конечное давление и объем газа.

Для того чтобы найти работу, необходимо найти начальное и конечное давление, используя уравнение идеального газа:
$$PV = nRT,$$
где $n$ - количество вещества газа, $R$ - газовая постоянная.

Зная, что масса газа $m = 200г = 0.2кг$, и принимая количество вещества газа равным молярной массе неона $m{\text{Неон}} = 20.1797 \, г/моль$, можем найти количество вещества:
$$n = \frac{m}{m{\text{Неон}}} = \frac{0.2}{20.1797} \approx 0.0099 \, моль.$$

Также, с учетом температурного изменения, начальное и конечное давление будут равны:
$$P_1V_1^\gamma = P_2V_2^\gamma,$$
$$P_1 = P_2 \left(\frac{V_2}{V_1}\right)^\gamma.$$

Найдем начальное и конечные объемы и давления:
$$V_1 = \frac{nRT_1}{P_1},$$

$$V_2 = \frac{nRT_2}{P_2}.$$

Получаем:
$$P_1 = P_2 \left(\frac{nRT_2}{nRT_1}\right)^{\gamma} = P_2 \left(\frac{T_2}{T_1}\right)^{\gamma}.$$

И, наконец, можем подставить полученное в выражение для работы:
$$A = \frac{P_1V_1 - P_2V_2}{\gamma - 1} = \frac{P_2V_1(\frac{T_2}{T_1})^{\gamma} - P_2V_2}{\gamma - 1} = P_2 \frac{V_1 - V_2}{\gamma - 1} = P_2 nR \frac{T_1 - T_2}{P_2 (\gamma - 1)}.$$

После подстановки известных значений и преобразования формулы получаем:
$$A = nR \frac{T_1 - T_2}{\gamma - 1} = 0.0099 \cdot 8.314 \cdot \frac{200 - 0}{\frac{5}{3} - 1} \approx 19.65 \, Дж.$$

Таким образом, работа, совершенная при адиабатном процессе неоном при изменении температуры на 200К, составляет приблизительно 19.65 Дж.

18 Апр 2024 в 10:57
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир