Какое количество теплоты необходимо для изохорного нагревания гелия массой 4 кг на 100 К?
Найти количество теплоты, необходимое для изохорного нагревания гелия массой \( m = 4 \, \text{кг} \) на \( \Delta T = 100 \, \text{К} \).
Дано:
- \( m = 4 \, \text{кг} \),
- \( \Delta T = 100 \, \text{К} \),
- Молярная масса гелия \( M = 4 \, \text{г/моль} = 0,004 \, \text{кг/моль} \),
- Газовая постоянная \( R = 8,31 \, \text{Дж/(моль·К)} \).
Для изохорного процесса теплоёмкость \( C_V \) выражается как:
\(C_V = \frac{3}{2} R.\)
Найти:
Количество теплоты \( Q \).
Решение:
Выразим количество теплоты:
Для изохорного нагревания:
\( Q = n C_V \Delta T, \)
где:
- \( n = \frac{m}{M} \) — количество вещества (моль),
- \( C_V = \frac{3}{2} R \) — молярная теплоёмкость гелия при изохорном процессе.
Подставим \( n \) и \( C_V \) в выражение для \( Q \):
\( Q = \frac{m}{M} \cdot \frac{3}{2} R \Delta T \).
Подставим значения:
\( Q = \frac{4}{0,004} \cdot \frac{3}{2} \cdot 8,31 \cdot 100. \)
Сначала найдём количество молей:
\( n = \frac{4}{0,004} = 1000 \, \text{моль}. \)
Затем:
\( Q = 1000 \cdot \frac{3}{2} \cdot 8,31 \cdot 100. \)
Упростим:
\( Q = 1,5 \cdot 8,31 \cdot 100 \cdot 1000 = 1246500 \, \text{Дж} \).
Переведём в килоДж:
\( Q = 1246,5 \, \text{кДж} \).
Ответ: Количество теплоты, необходимое для нагревания гелия, составляет: \(Q = 1246,5 \, \text{кДж}\).
Решебник
"Физика - Учебник" по предмету Физика за 10 класс.
Aвторы:
Буховцев Б.Б., Мякишев Г.Я., Сотский Н.Н.
Задание
Какое количество теплоты необходимо для изохорного нагревания гелия массой 4 кг на 100 К?