Задача по физике В сосуде объемом V = 250 л. находится υ = 250 моль газа при нормальном давлении. Во сколько раз надо увеличить температуру, чтобы давление увеличилось в n = 1,5 раз? Сравнить с результатами для идеального газа.

10 Дек 2024 в 19:41
238 +3
0
Ответы
1

Для решения этой задачи можем воспользоваться уравнением состояния идеального газа, которое записывается в форме:

PV=nRT PV = nRT
PV=nRT

где P P P — давление, V V V — объем, n n n — количество вещества в молях, R R R — универсальная газовая постоянная, T T T — температура в кельвинах.

Исходные условия:

Объем V=250 л=0.25 м3 V = 250 \, \text{л} = 0.25 \, \text{м}^3 V=250л=0.25м3 таккак1л=0.001м3так как 1 л = 0.001 м³таккак1л=0.001м3.Количество газа n=250 моль n = 250 \, \text{моль} n=250моль.Давление P1=1 атм=101325 Па P_1 = 1 \, \text{атм} = 101325 \, \text{Па} P1 =1атм=101325Па, нормальное давление.

Найдем начальную температуру T1 T_1 T1 :

Подставим известные значения в уравнение состояния:

101325 Па⋅0.25 м3=250 моль⋅R⋅T1 101325 \, \text{Па} \cdot 0.25 \, \text{м}^3 = 250 \, \text{моль} \cdot R \cdot T_1
101325Па0.25м3=250мольRT1

Из этого уравнения можно выразить температуру:

T1=101325⋅0.25250⋅R T_1 = \frac{101325 \cdot 0.25}{250 \cdot R}
T1 =250R1013250.25

Для универсальной газовой постоянной ( R = 8.314 \, \text{Дж/(моль·К)} ):

T1=101325⋅0.25250⋅8.314≈25331.252078.5≈12.2 К T_1 = \frac{101325 \cdot 0.25}{250 \cdot 8.314} \approx \frac{25331.25}{2078.5} \approx 12.2 \, \text{К}
T1 =2508.3141013250.25 2078.525331.25 12.2К

Условия нового давления:

Если давление увеличивается в n=1.5 n = 1.5 n=1.5 раз, то новое давление будет:

P2=1.5⋅P1=1.5⋅101325 Па=151987.5 Па P_2 = 1.5 \cdot P_1 = 1.5 \cdot 101325 \, \text{Па} = 151987.5 \, \text{Па}
P2 =1.5P1 =1.5101325Па=151987.5Па

Найдем новую температуру T2 T_2 T2 :

Теперь подставим новое давление в уравнение состояния:

151987.5 Па⋅0.25 м3=250 моль⋅R⋅T2 151987.5 \, \text{Па} \cdot 0.25 \, \text{м}^3 = 250 \, \text{моль} \cdot R \cdot T_2
151987.5Па0.25м3=250мольRT2

Выразим T2 T_2 T2 :

T2=151987.5⋅0.25250⋅R T_2 = \frac{151987.5 \cdot 0.25}{250 \cdot R}
T2 =250R151987.50.25

Подставим численные значения:

T2=151987.5⋅0.25250⋅8.314≈37996.8752078.5≈18.3 К T_2 = \frac{151987.5 \cdot 0.25}{250 \cdot 8.314} \approx \frac{37996.875}{2078.5} \approx 18.3 \, \text{К}
T2 =2508.314151987.50.25 2078.537996.875 18.3К

Найдём, во сколько раз увеличилась температура:

Теперь найдем, во сколько раз изменилась температура:

T2T1=18.312.2≈1.5 \frac{T_2}{T_1} = \frac{18.3}{12.2} \approx 1.5
T1 T2 =12.218.3 1.5

Таким образом, чтобы увеличить давление в 1.5 раз, нужно увеличить температуру в 1.5 раза по сравнению с начальной температурой.

Это результаты для идеального газа.

10 Дек 2024 в 19:47
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