Азот находится в герметичном сосуде при температуре 128 К и давлении 1400 Па. Затем газ подвергается нагреву до 10000 К
Разъяснение:
Для решения этой задачи, мы можем использовать формулу идеального газа, которая выглядит следующим образом:
PV = nRT
где P — давление газа, V — объем газа, n — количество вещества газа (в молях), R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
В данном случае, у нас есть начальные условия для газа (до нагревания): T1 = 128 К, P1 = 1400 Па и объем газа (V) не меняется.
Мы знаем, что молекулы азота разложатся на атомы при нагревании, поэтому количество вещества газа (n) также изменится. В конечном состоянии у нас будет n = 0.5, так как молекулы разложатся на два атома азота.
Мы можем использовать эту информацию, чтобы найти конечное давление газа (P2), заменив значения в формуле идеального газа:
P1V1 = nRT1
P2V = nRT2
P1V1 / T1 = P2V / T2
P2 = P1V1T2 / T1V
Также, внутренняя энергия газа (U) может быть выражена через уравнение:
U = 3/2 nRT
Так как молекулы разложились на атомы, количество вещества (n) в конечном состоянии равно 0.5. Подставим это значение и значения R и T2 в формулу:
U = 3/2 * 0.5 * R * T2
Пример использования:
Для данной задачи:
T1 = 128 К
P1 = 1400 Па
T2 = 10000 K
Вычислим давление газа (P2) и внутреннюю энергию (U).
Совет:
Для лучшего понимания этой задачи, полезно обратить внимание на то, что разложение молекул азота на атомы происходит при нагревании и что внутренняя энергия газа зависит от его количества вещества, температуры и универсальной газовой постоянной.
Упражнение:
Пусть у нас есть сосуд с газом при температуре 300 К и давлении 2000 Па. Если мы увеличим температуру до 500 К и уменьшим объем газа в два раза, как изменится давление газа? Какая будет внутренняя энергия газа?