Номер 2, страница 280 - 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 57. Первый закон термодинамики. 10. Термодинамика. Молекулярная физика - номер 2, страница 280.
№2 (с. 280)
Условие. №2 (с. 280)
скриншот условия

2. Кислород массой 32 г находится в закрытом сосуде под давлением 0,1 МПа при температуре 17 °С. После нагревания давление в сосуде увеличилось в 2 раза. Найдите объём сосуда; температуру, до которой нагрели газ; количество теплоты, сообщённое газу.
Решение. №2 (с. 280)
Дано:
m = 32 г = 0,032 кг
p1 = 0,1 МПа = 105 Па
t1 = 17 °С
T1 = 17 + 273 = 290 К
p2 = 2 · p1
M(O2) = 32 г/моль = 0,032 кг/моль
R ≈ 8,31 Дж/(моль·К)
Найти:
V - ?
T2 - ?
Q - ?
Решение:
объём сосуда
Для нахождения объёма сосуда воспользуемся уравнением состояния идеального газа (уравнением Менделеева-Клапейрона):
$p_1 V = \nu R T_1$
где $\nu$ — количество вещества газа, которое можно найти по формуле $\nu = \frac{m}{M}$.
$\nu = \frac{0,032 \text{ кг}}{0,032 \text{ кг/моль}} = 1 \text{ моль}$
Теперь выразим объём $V$ из уравнения состояния:
$V = \frac{\nu R T_1}{p_1}$
Подставим числовые значения:
$V = \frac{1 \text{ моль} \cdot 8,31 \frac{\text{Дж}}{\text{моль} \cdot \text{К}} \cdot 290 \text{ К}}{10^5 \text{ Па}} \approx 0,0241 \text{ м}^3$
Ответ: объём сосуда примерно равен 0,0241 м³ (или 24,1 л).
температуру, до которой нагрели газ
Поскольку газ находится в закрытом сосуде, процесс нагревания является изохорным (объём газа остаётся постоянным, $V = const$). Для изохорного процесса справедлив закон Шарля:
$\frac{p_1}{T_1} = \frac{p_2}{T_2}$
По условию задачи, давление увеличилось в 2 раза, то есть $p_2 = 2 p_1$. Подставим это соотношение в закон Шарля:
$\frac{p_1}{T_1} = \frac{2 p_1}{T_2}$
Отсюда находим конечную температуру $T_2$:
$T_2 = 2 T_1 = 2 \cdot 290 \text{ К} = 580 \text{ К}$
Переведём температуру в градусы Цельсия:
$t_2 = T_2 - 273 = 580 - 273 = 307 \text{ °C}$
Ответ: газ нагрели до температуры 580 К (или 307 °С).
количество теплоты, сообщённое газу
Согласно первому началу термодинамики, количество теплоты $Q$, сообщённое системе, идёт на изменение её внутренней энергии $\Delta U$ и на совершение работы $A$ системой против внешних сил:
$Q = \Delta U + A$
Так как процесс изохорный ($V = const$), то работа, совершаемая газом, равна нулю ($A = p \Delta V = 0$). Следовательно, вся подведённая теплота идёт на увеличение внутренней энергии газа:
$Q = \Delta U$
Изменение внутренней энергии идеального газа вычисляется по формуле:
$\Delta U = \frac{i}{2} \nu R \Delta T = \frac{i}{2} \nu R (T_2 - T_1)$
Кислород (O2) — двухатомный газ, поэтому число степеней свободы $i = 5$.
Подставим известные значения:
$Q = \frac{5}{2} \cdot 1 \text{ моль} \cdot 8,31 \frac{\text{Дж}}{\text{моль} \cdot \text{К}} \cdot (580 \text{ К} - 290 \text{ К})$
$Q = 2,5 \cdot 8,31 \cdot 290 \text{ Дж} \approx 6024,75 \text{ Дж}$
Ответ: количество теплоты, сообщённое газу, составляет примерно 6025 Дж (или 6,025 кДж).
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 2 расположенного на странице 280 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 №2 (с. 280), автора: Касьянов (Валерий Алексеевич), ФГОС (старый) углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.