Будут ли одинаковыми изменения внутренней энергии газа и работа, совершенная газом, при изобарном нагреве 5 моль гелия и 5 моль кислорода на 20 градусов Цельсия?
Ответ:
Изобарный процесс означает, что давление газа остается постоянным во время процесса. В данном случае гелий и кислород нагреваются на 20 градусов Цельсия под постоянным давлением.
Изменение внутренней энергии газа можно выразить через изменение его теплоемкости и изменение его температуры:
ΔU = nCΔT
где ΔU — изменение внутренней энергии газа,
n — количество молей газа,
C — молярная теплоемкость газа при постоянном давлении,
ΔT — изменение температуры газа.
Так как гелий и кислород имеют разные молярные теплоемкости при постоянном давлении, их изменения внутренней энергии будут разными.
Для гелия:
ΔU(гелия) = 5 моль * C(гелия) * ΔT
Для кислорода:
ΔU(кислород) = 5 моль * C(кислород) * ΔT
Теперь рассмотрим работу, совершенную газом. Работа, совершаемая газом, определяется как произведение давления на объем, в который расширяется или сжимается газ:
W = PΔV
где W — работа, совершаемая газом,
P — давление газа,
ΔV — изменение объема газа.
Так как в задаче газы нагреваются изохорно (объем остается постоянным), то работа, совершаемая газом, будет равна нулю.
Итак, изменение внутренней энергии газа и работа, совершенная газом, при изобарном нагреве 5 моль гелия и 5 моль кислорода на 20 градусов Цельсия будут разными. Изменение внутренней энергии будет зависеть от молярной теплоемкости каждого газа и изменения температуры, в то время как работа, совершенная газом, будет равна нулю из-за постоянного объема.