Двуокись углерода в количестве 100 г находится при 0 0С и давлении 1,013∙105 Н/м2.

Двуокись углерода в количестве 100 г находится при 0 0С и давлении 1,013∙105 Н/м2. Определить изменение внутренней энергии, энтальпии, работу и тепловой эффект процесса: А) при изотермическом расширении до объема 0,2 м3; Б) при изобарном расширении до объема 0,2 м3; В) при изохорном нагревании до достижения давления 2,026∙105 Н/м2, считая, что углекислый газ подчиняется законам идеальных газов, а истинная мольная теплоемкость при постоянном давлении постоянна и равна 37,1 Дж/мол.гр.

А) изотермическое расширение.
Изменение внутренней энергии ∆U при переходе системы из одного состояния в другое равно:
где m – масса газа, г; M – мольная масса газа, г/моль; CV – мольная теплоемкость при постоянном объеме, Дж/(моль∙К); ΔТ – изменение температуры, К.
Т.к. в изотермическом процессе ΔТ=0, то внутренняя энергия не изменяется ΔU=0.
Работа изотермического расширения газа:
Объем газа после расширения V2 = 0,2 м3.
Первоначальный объем газа до расширения найдем по уравнению Менделеева-Клапейрона: ,
где m – масса СО2, г; M =44,01 г/моль – мольная масса СО2; R = 8,314 Дж/(моль∙К) – универсальная газовая постоянная .
Откуда:
Работа изотермического расширения:
Из I закона термодинамики Q = ΔU + A следует, что теплота, поглощаемая газом из внешней среды:
Q = A, т.к. ΔU=0; Q = 7149 Дж.
Изменение энтальпии:
Б) изобарное расширение.
Количество теплоты, полученное газом:
Уравнения состояния газа до и после расширения:
; и вычитая из второго уравнения первое получим:
, откуда
Т.к

.
Откуда:
Работа изотермического расширения:
Из I закона термодинамики Q = ΔU + A следует, что теплота, поглощаемая газом из внешней среды:
Q = A, т.к. ΔU=0; Q = 7149 Дж.
Изменение энтальпии:
Б) изобарное расширение.
Количество теплоты, полученное газом:
Уравнения состояния газа до и после расширения:
; и вычитая из второго уравнения первое получим:
, откуда
Т.к