В теплоизолированном сосуде объемом 10 л, содержащем гелий при температуре 27°С и давлении 100 кПа, есть
Q = mcΔT
Где Q — количество теплоты, m — масса газа, c — удельная теплоемкость газа, ΔT — изменение температуры.
Мы не знаем массу газа, поэтому воспользуемся идеальным газовым законом для нахождения массы:
PV = nRT
Где P — давление газа, V — объем газа, n — количество вещества газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа (в кельвинах).
Находим количество вещества газа:
n = PV / RT
Затем находим массу газа:
m = n * M
Где M — молярная масса газа.
Теперь вычисляем количество теплоты, используя уравнение теплового баланса:
Q = mcΔT
Используя закон сохранения энергии, можно записать:
Q = UIΔt
Где U — напряжение, I — сила тока, Δt — время работы нагревателя.
Теперь мы можем найти изменение температуры газа:
ΔT = Q / mc
Изменение давления можно определить через изотермический закон Бойля-Мариотта:
P1V1 = P2V2
Где P1 и P2 — начальное и конечное давление соответственно, V1 и V2 — начальный и конечный объемы соответственно.
Теперь мы можем решить задачу:
Совет: Всегда помните единицы измерения и не забывайте преобразовывать их, если это необходимо. Также, важно помнить о правильных формулах для решения задач.
Упражнение: В сосуде объемом 20 л находится гелий при температуре 25°C и давлении 150 кПа. Сколько массы гелия находится в сосуде?