Какая доля теплоты, подводимой к идеальному газу при изобарическом процессе, расходуется на работу расширения? Газ двухатомный.
от

1 Ответ

Дано:
Изобарический процесс
Газ: двухатомный
Необходимо найти:
Долю теплоты, подводимой к газу, которая расходуется на работу расширения.

Решение:
В изобарическом процессе теплота, подводимая к газу, расходуется на два вида работы: работу расширения и увеличение внутренней энергии газа.

Доля теплоты, подводимой к газу, которая расходуется на работу расширения (η), определяется как отношение работы расширения к подводимой теплоте.

Из первого закона термодинамики для изобарического процесса:

Q = ΔU + W

Где:
Q - подводимая теплота
ΔU - изменение внутренней энергии
W - работа

Для изобарического процесса работа (W) выражается как:

W = PΔV

Где:
P - давление
ΔV - изменение объема

Таким образом, мы можем выразить подводимую теплоту (Q) как:

Q = ΔU + PΔV

Теперь, доля теплоты, подводимой к газу, которая расходуется на работу расширения (η), будет равна отношению работы расширения к подводимой теплоте:

η = (PΔV) / (ΔU + PΔV)

Для двухатомного газа, изменение внутренней энергии (ΔU) связано с изменением температуры (ΔT) следующим образом:

ΔU = nCvΔT

Где:
n - количество вещества газа
Cv - удельная теплоемкость при постоянном объеме

Подставляя это в уравнение для η, получаем:

η = (PΔV) / (nCvΔT + PΔV)

Теперь мы знаем, что удельная газовая постоянная (R) для двухатомного газа равна Cv. Таким образом, мы можем записать:

η = (PΔV) / (nRΔT + PΔV)

ΔV для изобарического процесса равно ΔT, поэтому:

η = (PΔT) / (nRΔT + PΔT)

n, ΔT и ΔT сокращаются, и остается:

η = P / (R + P)

Ответ:
Доля теплоты, подводимой к газу, которая расходуется на работу расширения, равна P / (R + P).
от