В целендрическом сосуде с площадью основания 250 см2 находится 10 л азота,сжатого поршнем,на котором...

Для решения задачи мы будем использовать уравнение идеального газа: $PV=nRT$, где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа.

Также нам понадобится формула для работы газа при изобарном процессе: $A=P(V_2-V_1$), где A - работа газа, P - давление газа, V1 и V2 - объемы газа в начале и в конце процесса соответственно.

Сначала найдем количество вещества газа: $n=\frac{m}{M}$, где m - масса газа $10лазота=10кг$, M - молярная масса азота $28г/моль$. $n=\frac{10}{28}=0.357моль$.

Далее найдем объем газа при начальной температуре: $V_1=\frac{nR{T}_1}{P}=\frac{0.357\cdot 8.31\cdot (25+273)}{0.1}=26.34{м}^3$.

Теперь найдем объем газа при конечной температуре: $V_2=\frac{nR{T}_2}{P}=\frac{0.357\cdot 8.31\cdot (625+273)}{0.1}=86.76{м}^3$.

И, наконец, найдем работу газа: $A=0.1\cdot (86.76-26.34$ = 6.442\;кДж).

Таким образом, работа газа при изобарном нагревании от 25 градусов С до 625 градусов С составляет 6.442 кДж.

Рассмотрим процесс изобарного нагревания газа в цилиндрическом сосуде с поршнем. Для решения задачи необходимо выполнить несколько шагов, включая вычисление давления, объема и конечной работы газа.

1. Определение давления газа в сосуде:

   Давление газа в сосуде определяется суммой атмосферного давления и давления, создаваемого гирей. Используем формулу для давления:

   $P=P_{\text{атм}}+\frac{mg}{S}$

   где:

   • $P_{\text{атм}}$ — атмосферное давление $0,1МПа=(0,1\times {10}^6$ Па),
   • $m$ — масса гири $12,5кг$,
   • $g$ — ускорение свободного падения $(9,8{\text{м/с}}^2$),
   • $S$ — площадь основания цилиндра $250см²=(250\times {10}^{-4}$ м²).

   Сначала найдем давление, создаваемое гирей:

   $P_{\text{гиря}}=\frac{mg}{S}=\frac{12,5\times 9,8}{250\times {10}^{-4}}=\frac{122,5}{0,025}=4900\text{Па}$

   Теперь найдем полное давление газа:

   $P=0,1\times {10}^6\text{Па}+4900\text{Па}=104900\text{Па}$

2. Определение начального и конечного объемов газа:

   Используем уравнение состояния идеального газа для изобарного процесса:

   $\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}$

   где:

   • $V_1$ — начальный объем газа $10литров=(10\times {10}^{-3}$ м³),
   • $T_1$ — начальная температура $25°C=298К$,
   • $V_2$ — конечный объем газа,
   • $T_2$ — конечная температура $625°C=898К$.

   Выразим $V_2$:

   $V_2=V_1\frac{T_2}{T_1}=10\times {10}^{-3}{\text{м}}^3\times \frac{898\text{K}}{298\text{K}}\approx 0,03{\text{м}}^3$

3. Вычисление работы газа:

   Работа газа при изобарном процессе вычисляется по формуле:

   $A=P\mathrm{\Delta }V=P(V_2-V_1)$

   Подставим известные значения:

   $A=104900\text{Па}\times (0,03{\text{м}}^3-0,01{\text{м}}^3)=104900\text{Па}\times 0,02{\text{м}}^3=2098\text{Дж}$

Таким образом, работа газа при изобарном нагревании от 25°C до 625°C составляет 2098 Дж.