Какова работа, выполняемая газом, когда его объем изменяется с 2 до 6 литров при постоянной температуре 20 °С

Пояснение: Работа газа определяется как произведение силы, приложенной газом, на расстояние, на которое перемещается газ. Формула для работы газа выглядит следующим образом:

Работа (W) = -PΔV

где P — давление газа, ΔV — изменение объема газа.

Для решения данной задачи нам необходимо знать давление газа и изменение его объема.

Давление газа не указано непосредственно в задаче, поэтому нам необходимо воспользоваться уравнением состояния газа:

PV = nRT

где P — давление газа, V — его объем, n — количество вещества газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура в Кельвинах.

Мы можем записать данное уравнение для начального и конечного состояний газа:

P1V1 = nRT1
P2V2 = nRT2

Поскольку температура постоянная, можно записать уравнение:

P1V1 = P2V2

Теперь мы можем найти давление газа в начальном состоянии:

P1 = P2V2 / V1

Используя данную информацию, и формулу для работы газа, мы можем решить задачу.

Пример использования:

У нас есть объем газа V1 = 2 л, измененный объем V2 = 6 л, температура T = 20 °C = 293 К. Также дано количество вещества n = 9,93 г, универсальная газовая постоянная R = 0,0821 л·атм/(моль·К).

После подставления известных значений в формулу и решения уравнения, получим:

P1 = (P2V2) / V1 = (9,93 г * 0,0821 л·атм/(моль·К) * 293 К * 6 л) / (2 л) = 233,64 атм.

Теперь мы можем вычислить работу газа:

W = -PΔV = -(233,64 атм * (6 л — 2 л)) = -934,56 атм·л.

Ответ: Работа, выполненная газом, при изменении его объема с 2 до 6 литров при постоянной температуре 20 °С, составляет -934,56 атм·л.

Совет: При решении задач по работе газа, особое внимание следует уделить единицам измерения и преобразованию их, если это необходимо. Также не забудьте проверить, что все величины имеют одинаковую систему измерения.

Упражнение: Если объем газа изменяется с 5 л до 10 л при постоянной температуре 25 °C, а давление составляет 2 атм, какую работу выполнит газ? (Ответ: 10 атм·л)