Bei der Expansion verrichtet ein dreiatomiges Gas die gleiche Arbeit

Bei der isobaren Expansion verrichtet ein dreiatomiges Gas eine Arbeit von 245 J. Es muss ermittelt werden, wie viel Wärme während des Expansionsprozesses auf das Gas übertragen wurde.

Betrachten wir den Prozess der isobaren Expansion eines Gases. In diesem Fall bleibt der Gasdruck konstant und das Volumen vergrößert sich. Somit ist die vom Gas geleistete Arbeit gleich dem konstanten Druck multipliziert mit der Volumenänderung:

A = РΔV

wobei A die vom Gas geleistete Arbeit ist; P – konstanter Gasdruck; ΔV - Volumenänderung.

In unserem Fall ist die Arbeit des Gases bekannt und beträgt 245 J. Daher können wir die Volumenänderung wie folgt ausdrücken:

ΔV = A/Р

Um die auf das Gas übertragene Wärmemenge zu bestimmen, verwenden wir den ersten Hauptsatz der Thermodynamik:

Q = ΔU + A

wobei Q die auf das Gas übertragene Wärmemenge ist; ΔU ist die Änderung der inneren Energie des Gases; A ist die vom Gas geleistete Arbeit.

Erfolgt der Expansionsprozess ohne Änderung der inneren Energie des Gases (also ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung), dann ist ΔU = 0 und die Formel vereinfacht sich:

Q = A

Die bei der isobaren Expansion auf das Gas übertragene Wärmemenge beträgt also 245 J.

Produktbeschreibung

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Dieses Buch ist ein einzigartiges populärwissenschaftliches Material, das sich der Thermodynamik und Physik von Gasen widmet. Darin finden Sie eine detaillierte Beschreibung des Prozesses der isobaren Expansion eines dreiatomigen Gases und die Berechnung der Wärmemenge, die während des Expansionsprozesses auf das Gas übertragen wird.

Darüber hinaus enthält das Buch viele interessante Fakten und Beispiele, die Ihnen helfen, die physikalischen Phänomene in der Welt um uns herum besser zu verstehen.

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Wenn in diesem Fall ein dreiatomiges Gas isobar expandiert und eine Arbeit von 245 J verrichtet, kann die auf das Gas übertragene Wärmemenge mithilfe des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik bestimmt werden, der besagt: Q = ΔU + A, wobei Q die ist Wärmemenge, ΔU ist die Änderung der inneren Energie des Gases, A – vom Gas geleistete Arbeit. Wenn der Expansionsprozess ohne Änderung der inneren Energie des Gases abläuft, ist ΔU = 0 und die Formel vereinfacht sich: Q = A. Die während der isobaren Expansion auf das Gas übertragene Wärmemenge beträgt also 245 J.

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Um dieses Problem zu lösen, wird der erste Hauptsatz der Thermodynamik verwendet, der besagt, dass die Änderung der inneren Energie eines Gases gleich der Summe der auf das Gas übertragenen Wärmemenge und der vom Gas geleisteten Arbeit ist. In diesem Fall erfolgt der Expansionsprozess isobar, also bei konstantem Druck, die Arbeit des Gases ist also gleich dem Produkt aus konstantem Druck und Volumenänderung.

Aus den Bedingungen des Problems ist die vom Gas geleistete Arbeit bekannt, die 245 J entspricht. Somit können wir die Volumenänderung ausdrücken: ΔV = A/P, wobei A die Arbeit des Gases und P ist der konstante Druck des Gases.

Um die auf das Gas übertragene Wärmemenge zu bestimmen, verwenden wir den ersten Hauptsatz der Thermodynamik: Q = ΔU + A, wobei Q die auf das Gas übertragene Wärmemenge ist; ΔU ist die Änderung der inneren Energie des Gases; A ist die vom Gas geleistete Arbeit.

Erfolgt der Expansionsprozess ohne Änderung der inneren Energie des Gases (also ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung), dann ist ΔU = 0 und die Formel vereinfacht sich: Q = A.

Somit beträgt die auf das Gas übertragene Wärmemenge 245 J.

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Das Produkt ist in der Beschreibung nicht aufgeführt. Stattdessen wird ein Problem aus dem Bereich der Physik gestellt.

Problemstellung: Bei der Expansion arbeitet ein dreiatomiges Gas mit einer Leistung von 245 J. Es muss die Wärmemenge ermittelt werden, die auf das Gas übertragen wurde, vorausgesetzt, es expandierte isobar.

Um dieses Problem zu lösen, muss das Gay-Lussac-Gesetz verwendet werden, das besagt, dass in einem isobaren Prozess das Verhältnis der Volumenänderung zum Anfangsvolumen des Gases gleich dem Verhältnis der Temperaturänderung zur ist Anfangstemperatur des Gases:

(V2-V1)/V1 = (T2-T1)/T1,

Dabei sind V1 und T1 das Anfangsvolumen und die Anfangstemperatur des Gases, V2 und T2 das Endvolumen und die Endtemperatur des Gases.

Es ist auch notwendig, die Formel für die Arbeit zu verwenden, die ein Gas in einem isobaren Prozess verrichtet:

A = p * (V2 - V1),

wobei p der Gasdruck ist.

Da sich das Gas isobar ausdehnt, ändert sich der Druck des Gases nicht, daher beträgt die vom Gas geleistete Arbeit:

A = p * (V2 – V1) = p * V * (T2 – T1) / T1,

wobei V = V1 das anfängliche Gasvolumen ist.

Die auf das Gas übertragene Wärme wird durch den ersten Hauptsatz der Thermodynamik bestimmt:

Q = ΔU + A,

wobei ΔU die Änderung der inneren Energie des Gases ist.

Da der Prozess isobar ist, ist die Änderung der inneren Energie des Gases mit einer Änderung seiner Temperatur verbunden:

ΔU = C * m * (T2 - T1),

Dabei ist C die spezifische Wärmekapazität des Gases bei konstantem Druck und m die Masse des Gases.

Daher ist die auf das Gas übertragene Wärmemenge gleich:

Q = C * m * (T2 - T1) + p * V * (T2 - T1) / T1.

Um das Problem zu lösen, ist es notwendig, die Werte der Gasmasse, der spezifischen Wärmekapazität bei konstantem Druck und der Anfangstemperatur des Gases zu kennen, die in der Bedingung nicht angegeben sind.

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