Дано: m = 160 г = 0,16 кг; T1 = 27 ˚C = 300 K.
1. Найти работу, совершенную кислородом при расширении.
W = n*R*(T2 - T1)
где n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T2 - конечная температура.
Молярная масса кислорода (O2) равна 32 г/моль, значит количество вещества:
n = m / M = 0,16 кг / 0,032 кг/моль = 5 моль.
Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль·К), тогда
W = 5 моль * 8,31 Дж/(моль·К) * (2T1 - T1) = 12,5 кДж.
Ответ: работа, совершенная кислородом при расширении, равна 12,5 кДж.
2. Найти изменение внутренней энергии газа.
ΔU = n*Cv*(T2 - T1)
где Cv - молярная теплоемкость газа при постоянном объеме.
Для двуатомного газа Cv = 5/2*R.
ΔU = 5 моль * 5/2 * 8,31 Дж/(моль·К) * (2T1 - T1) = 31,3 кДж.
Ответ: изменение внутренней энергии газа равно 31,3 кДж.
3. Найти количество теплоты, сообщенное кислороду.
Q = ΔU + W = 31,3 кДж + 12,5 кДж = 43,8 кДж.
Ответ: количество теплоты, сообщенное кислороду, равно 43,8 кДж.