Номер 3, страница 272 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Авторы: Касьянов В. А.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2021 - 2025
Уровень обучения: углублённый
Цвет обложки: белый самолет и молнии изображены
ISBN: 978-5-09-103621-3
Популярные ГДЗ в 10 классе
Задачи. Параграф 55. Внутренняя энергия. 10. Термодинамика. Молекулярная физика - номер 3, страница 272.
№3 (с. 272)
Условие. №3 (с. 272)
скриншот условия

3. Молекулярный кислород находится под давлением $10^5 \text{ Па}$ в сосуде объёмом $0,8 \text{ м}^3$. При изохорном охлаждении внутренняя энергия газа уменьшается на $100 \text{ кДж}$. Чему равно конечное давление кислорода?
Решение. №3 (с. 272)
Дано:
Начальное давление $p_1 = 10^5$ Па
Объем $V = 0,8$ м³
Изменение внутренней энергии $ΔU = -100$ кДж
Газ: молекулярный кислород ($O_2$)
Процесс: изохорный ($V=const$)
Перевод в систему СИ:
$ΔU = -100 \text{ кДж} = -100 \cdot 10^3 \text{ Дж} = -10^5$ Дж
Найти:
Конечное давление $p_2$
Решение:
Внутренняя энергия идеального газа определяется выражением:
$U = \frac{i}{2} \nu R T$
где $i$ – число степеней свободы молекул газа, $\nu$ – количество вещества, $R$ – универсальная газовая постоянная, а $T$ – абсолютная температура.
Молекулярный кислород ($O_2$) – это двухатомный газ, для которого число степеней свободы $i=5$ (3 поступательных и 2 вращательных).
Воспользуемся уравнением состояния идеального газа (уравнением Менделеева-Клапейрона):
$p V = \nu R T$
Подставив это выражение в формулу для внутренней энергии, получим зависимость внутренней энергии от давления и объема:
$U = \frac{i}{2} p V$
Поскольку процесс охлаждения является изохорным (происходит при постоянном объеме $V$), изменение внутренней энергии $ΔU$ можно записать как:
$ΔU = U_2 - U_1 = \frac{i}{2} p_2 V - \frac{i}{2} p_1 V = \frac{i}{2} V (p_2 - p_1)$
Из этого уравнения выразим искомое конечное давление $p_2$:
$p_2 - p_1 = \frac{2 ΔU}{i V}$
$p_2 = p_1 + \frac{2 ΔU}{i V}$
Теперь подставим числовые значения в полученную формулу. Знак "минус" у изменения внутренней энергии $ΔU$ означает, что она уменьшилась.
$p_2 = 10^5 \text{ Па} + \frac{2 \cdot (-10^5 \text{ Дж})}{5 \cdot 0,8 \text{ м}^3} = 10^5 \text{ Па} + \frac{-2 \cdot 10^5 \text{ Дж}}{4 \text{ м}^3}$
$p_2 = 10^5 \text{ Па} - 0,5 \cdot 10^5 \text{ Па} = (1 - 0,5) \cdot 10^5 \text{ Па} = 0,5 \cdot 10^5 \text{ Па}$
$p_2 = 50000$ Па = 50 кПа.
Ответ: конечное давление кислорода равно $0,5 \cdot 10^5$ Па или 50 кПа.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 3 расположенного на странице 272 к учебнику 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №3 (с. 272), автора: Касьянов (Валерий Алексеевич), ФГОС (старый) углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.