200 g Stickstoff werden bei konstantem Druck von der Temperatur t1=20°C auf die Temperatur t2=200°C erhitzt. Es ist notwendig, die vom Gas aufgenommene Wärmemenge, die Zunahme seiner inneren Energie und die vom Gas geleistete Arbeit zu bestimmen.
Antwort:
Um das Problem zu lösen, verwenden wir die Zustandsgleichung eines idealen Gases:
pV = nRT,
Dabei ist p der Gasdruck, V sein Volumen, n die Menge der Gassubstanz, R die universelle Gaskonstante und T die absolute Temperatur des Gases.
Aus den Bedingungen des Problems sind die Masse des Gases m = 200 g und seine Zusammensetzung bekannt, sodass wir die Menge der Gassubstanz n anhand der Formel bestimmen können:
n = m/M,
wobei M die Molmasse des Gases ist. Für Stickstoff M = 28 g/mol.
Die Menge der gasförmigen Substanz und damit ihr Volumen kann durch die Anfangsbedingungen bestimmt werden:
p1V1 = nRT1,
Dabei sind p1 und T1 der Druck und die Temperatur des Gases vor dem Erhitzen, V1 sein Volumen.
In ähnlicher Weise kann entsprechend den Endbedingungen das endgültige Gasvolumen bestimmt werden:
p2V2 = nRT2.
Bei konstantem Druck wird die von einem Gas verrichtete Arbeit nach folgender Formel berechnet:
A = p(V2 - V1).
Die vom Gas beim Erhitzen aufgenommene Wärmemenge wird durch die Formel bestimmt:
Q = nСp(T2 - T1),
Dabei ist Cp die Wärmekapazität von Gas bei konstantem Druck.
Für Stickstoff beträgt Cp = 29 J/(mol K).
Somit ist die vom Gas beim Erhitzen aufgenommene Wärmemenge gleich:
Q = (0,00714 mol) × (29 J/(mol K)) × (200 °C – 20 °C) = 39,9 kJ.
Die Zunahme der inneren Energie eines Gases kann durch die Formel bestimmt werden:
ΔU = Q – A = 39,9 kJ – 15,68 kJ = 24,22 kJ.
Antwort:
Die vom Gas beim Erhitzen aufgenommene Wärmemenge beträgt 39,9 kJ. Der Anstieg der inneren Energie des Gases beträgt 24,22 kJ. Die vom Gas geleistete Arbeit beträgt 15,68 kJ.
Dieses digitale Produkt enthält eine detaillierte Beschreibung eines physikalischen Problems, bei dem es darum geht, 200 g Stickstoff bei konstantem Druck zu erhitzen. Die Beschreibung präsentiert eine Lösung des Problems, einschließlich Formeln und physikalischer Gesetze, die für Berechnungen verwendet werden. Darüber hinaus finden Sie die Herleitung der Berechnungsformel und die Lösung der Aufgabe.
Das Problem kann für Studierende und Lehrer der Physik sowie für alle, die sich für Physik interessieren, nützlich sein. Durch die Bestellung dieses digitalen Produkts erhalten Sie Zugang zu hochwertigem und verständlichem Material, das Ihnen hilft, die Mechanismen physikalischer Prozesse besser zu verstehen.
Waren Beschreibung:
Das digitale Produkt „Aufgabe 20322. Detaillierte Lösung“ ist eine detaillierte Beschreibung der Lösung einer physikalischen Aufgabe, bei der 200 g Stickstoff bei konstantem Druck erhitzt werden. In der Beschreibung werden die für Berechnungen verwendeten Formeln und Gesetze der Physik sowie die Herleitung der Berechnungsformel und die Lösung des Problems vorgestellt.
Das Problem kann für Studierende und Lehrer der Physik sowie für alle, die sich für Physik interessieren, nützlich sein. Durch die Bestellung dieses digitalen Produkts erhalten Sie Zugang zu hochwertigem und verständlichem Material, das Ihnen hilft, die Mechanismen physikalischer Prozesse besser zu verstehen.
Das Problem besteht darin, die Wärmemenge zu ermitteln, die Stickstoff absorbiert, wenn er bei konstantem Druck von einer Temperatur t°1 = 20°C auf eine Temperatur t°2 = 200°C erhitzt wird, sowie die Zunahme der inneren Energie des Gases und die Arbeit, die das Gas verrichtet. Zur Lösung des Problems werden die Zustandsgleichung eines idealen Gases, Formeln zur Bestimmung der Menge der Gassubstanz, ihres Volumens, ihrer Wärmekapazität und ihrer Arbeit verwendet.
Sobald Sie dieses digitale Produkt erhalten, können Sie dieses physikalische Problem schnell und einfach lösen und auch die Funktionsweise eines idealen Gases beim Erhitzen bei konstantem Druck besser verstehen.
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Bei diesem Produkt handelt es sich nicht um einen physischen Gegenstand, sondern vielmehr um ein Problem auf dem Gebiet der Physik. Die von Ihnen bereitgestellte Produktbeschreibung beschreibt den Prozess des Erhitzens von 200 g Stickstoff bei konstantem Druck von einer Temperatur von 20 °C auf eine Temperatur von 200 °C.
Um dieses Problem zu lösen, ist es notwendig, die Gesetze der Thermodynamik anzuwenden, nämlich den ersten Hauptsatz der Thermodynamik, der einen Zusammenhang zwischen der Änderung der inneren Energie eines Gases, der vom Gas aufgenommenen oder abgegebenen Wärmemenge und herstellt die vom Gas geleistete Arbeit.
Beim Erhitzen von Stickstoff bei konstantem Druck entspricht die vom Gas geleistete Arbeit dem Produkt aus Druck und Volumenänderung des Gases. Wenn sich das Volumen des Gases nicht ändert, ist die vom Gas geleistete Arbeit Null.
Die vom Gas absorbierte Wärmemenge kann mit der Formel Q = mcΔT berechnet werden, wobei m die Masse des Gases, c die spezifische Wärme des Gases bei konstantem Druck und ΔT die Temperaturänderung ist.
Die Zunahme der inneren Energie eines Gases kann mit der Formel ΔU = Q – A berechnet werden, wobei Q die vom Gas aufgenommene Wärmemenge und A die vom Gas geleistete Arbeit ist.
Um dieses Problem zu lösen, ist es daher notwendig, die spezifische Wärmekapazität von Stickstoff bei konstantem Druck und den Druck zu kennen, bei dem die Erwärmung erfolgt. Die Antwort auf das Problem kann durch Einsetzen bekannter Werte in die entsprechenden Formeln erhalten werden.
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Lösung zu Aufgabe 7.4.4 aus der Sammlung von Kepe O.E. - 7.4.4 Необходимо определить ускорение точки Н в момент времени, когда угол ? равен 60°. Для решения ... ...