Дано:
m = 5 г = 0.005 кг
T = 290 K
V2 = 3 * V1
1. Работа при изотермическом процессе в идеальном газе определяется формулой:
A = nRT * ln(V2/V1),
где A - работа, n - количество вещества газа (моля), R - универсальная газовая постоянная, T - абсолютная температура, V1 и V2 - объемы газа до и после расширения.
2. Найдем количество вещества газа:
n = m / M,
где M - молярная масса водорода ≈ 0.002 кг/моль.
3. Рассчитаем n:
n = 0.005 / 0.002 = 2.5 моль.
4. Поскольку процесс изотермический, то температура газа остается постоянной, следовательно, nRT = const.
5. Найдем работу A:
A = nRT * ln(3) = 2.5 * 8.314 * 290 * ln(3) ≈ 2.5 * 8.314 * 290 * 1.0986 ≈ 6390 Дж.
Ответ: При изотермическом расширении водорода массой 5 г, взятого при температуре 290 К, при котором объем газа увеличивается в три раза, совершается работа примерно 6390 Дж.