将称重200g的氮气在恒压下从温度t1=20℃加热到温度t2=200℃。需要确定气体吸收的热量、其内能的增加量以及气体所做的功。
回答:
为了解决这个问题,我们将使用理想气体的状态方程:
pV = nRT,
其中p是气体压力,V是其体积,n是气体物质的量,R是通用气体常数,T是气体的绝对温度。
从问题的条件可知,气体的质量m = 200 g及其成分是已知的,因此我们可以使用以下公式确定气体物质的量n:
n = 米/米,
其中 M 是气体的摩尔质量。对于氮气,M = 28 g/mol。
气体物质的量及其体积可以由初始条件确定:
p1V1 = nRT1,
其中p1和T1是加热前气体的压力和温度,V1是气体的体积。
同理,根据最终条件,可确定最终气体体积:
p2V2 = nRT2。
在恒定压力下,气体所做的功由以下公式计算:
A = p(V2 - V1)。
气体加热时吸收的热量由以下公式确定:
Q = nСp(T2 - T1),
其中Cp是恒压下气体的热容。
对于氮气,Cp = 29 J/(mol K)。
因此,气体加热时吸收的热量等于:
Q = (0.00714 mol) × (29 J/(mol K)) × (200°C - 20°C) = 39.9 kJ。
气体内能的增加可以通过以下公式确定:
ΔU = Q - A = 39.9 kJ - 15.68 kJ = 24.22 kJ。
回答:
加热过程中气体吸收的热量为39.9 kJ。气体内能的增加为24.22 kJ。气体所做的功是 15.68 kJ。
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产品描述:
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该问题需要求出在恒压下从温度 t°1 = 20°C 加热到温度 t°2 = 200°C 时氮气吸收的热量,以及气体内能的增加量以及气体所做的功。为了解决这个问题,需要使用理想气体的状态方程、确定气体物质的量、体积、热容和功的公式。
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这个产品不是一个物理物品,而是一个物理领域的问题。您提供的产品描述描述了将200克氮气在恒压下从20°C加热到200°C的过程。
为了解决这个问题,需要利用热力学定律,即热力学第一定律,它建立了气体内能的变化、气体接收或放出的热量以及气体所做的功。
当在恒压下加热氮气时,气体所做的功将等于压力与气体体积变化的乘积。如果气体的体积不变,则气体所做的功为零。
气体吸收的热量可以使用公式 Q = mcΔT 计算,其中 m 是气体的质量,c 是气体在恒压下的比热,ΔT 是温度的变化。
气体内能的增加可以使用公式ΔU = Q - A来计算,其中Q是气体吸收的热量,A是气体所做的功。
因此,为了解决这个问题,有必要知道氮气在恒压下的比热容以及加热时的压力。将已知值代入适当的公式即可得到问题的答案。
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