16gの酸素が断熱圧縮され、その結果、

16gの酸素を断熱圧縮

この製品は、重さ 16 g の酸素を圧縮するプロセスを記述する物理問題の記述です。問題は、気体の内部エネルギーの変化と気体の圧縮に費やされる仕事を求めることです。

この説明は学術的なスタイルで書かれており、ガスの内部エネルギーの変化とガスの圧縮に費やされる仕事を決定する式が含まれています。物理分野の学生および専門家を対象としています。

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製品説明：

酸素は 16 g 単位で販売されており、断熱圧縮できます。気体が圧縮されると、その温度は 300 K から 800 K に上昇します。このプロセスでは、気体の内部エネルギーの変化と気体の圧縮に費やされる仕事を決定する必要があります。

この問題を解決するには、次の公式と法則を使用できます。

• 熱力学の第 1 法則: ΔU = Q - W、ここで、ΔU はガスの内部エネルギーの変化、Q はガスに伝達される熱量、W はガスに加えられる仕事です。
• 断熱プロセスとは、ガスと環境の間で熱交換が存在しないプロセス、つまり Q = 0 のプロセスです。
• 理想気体の法則は次のとおりです: PV = nRT、P は気体の圧力、V は気体の体積、n は気体中の物質の量、R は普遍気体定数、T は気体の絶対温度。

これらの公式と法則を使用すると、次の結果が得られます。

• ガスの内部エネルギーの変化: プロセスは断熱的であり、熱交換を伴わないため、ΔU = 0。
• ガス圧縮に費やされる仕事: W = -ΔE = -(E2 - E1)、ここで E1 と E2 はそれぞれガスの初期エネルギーと最終エネルギーです。理想気体の法則を使用すると、気体の初期体積 V1 と最終体積 V2、気体の初期圧力 P1 と最終圧力 P2 を表すことができます。したがって、仕事は W = -nR(T2 - T1)/(1-γ) として表すことができます。ここで、γ は定圧および定容積におけるガスの分子熱容量の比に等しい断熱指数です。

したがって、この問題では、ガスの内部エネルギーの変化はゼロであり、ガスの圧縮に費やされる仕事は、式 W = -nR(T2 - T1)/(1-γ) を使用して計算できます。ここで、T1 = 300 K、T2 = 800 K、n = ガスの質量/酸素のモル質量、R = 普遍気体定数、単原子ガス (酸素など) の γ は 5/3 です。

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