Идеальному одноатомному газу, находящемуся в баллоне, сообщили количество теплоты Q = 11,7 кДж, при этом средняя квадратичная скорость молекул увеличилась в n =1,30 раза. Если количество вещества газа ν = 4 моль, то начальная температура Τ газа была равна...
от

1 Ответ

Дано:
Количество теплоты: Q = 11.7 кДж = 11,700 Дж
Средняя квадратичная скорость увеличилась в n = 1.30 раза.
Количество вещества газа: ν = 4 моль

Найти:
Начальную температуру газа T.

Решение с подробными расчетами по имеющимся данным:

Из первого начала термодинамики следует, что изменение внутренней энергии газа равно полученному количеству теплоты:
ΔU = Q

Внутренняя энергия газа выражается через количество вещества, постоянную универсальной газовой постоянной R и температуру:
U = ν * R * T

Изменение внутренней энергии можно записать как:
ΔU = ν * R * ΔT

Также известно, что средняя квадратичная скорость молекул газа связана с температурой по формуле:
v = sqrt(3 * k * T / m)

где k - постоянная Больцмана, а m - масса молекулы газа.

Мы также знаем, что изменение среднеквадратичной скорости в n раз равно n^2 разу изменения температуры:
n^2 = T_после / T_до

Теперь мы можем связать все эти выражения:
ΔU = ν * R * ΔT = ν * R * (T_после - T_до) = Q
n^2 = T_после / T_до

Решим первое уравнение относительно ΔT и подставим его во второе уравнение:
ν * R * ΔT = Q
ΔT = Q / (ν * R) = 11,700 / (4 * 8.314)
ΔT ≈ 353.17 К

Теперь подставим ΔT во второе уравнение:
n^2 = (T_до + ΔT) / T_до
1.30^2 = (T_до + 353.17) / T_до

Решим это уравнение для T_до:
1.69 * T_до = T_до + 353.17
0.69 * T_до = 353.17
T_до ≈ 512.33 К

Ответ:
Начальная температура газа T была примерно 512.33 К.
от