Кислород массой m=2 кг занимает объем V1=1 м3 и находится под давлением P1=2 атм.

Кислород массой m=2 кг занимает объем V1=1 м3 и находится под давлением P1=2 атм. При нагревании газ расширился при постоянном давлении до объема V2=3 м3, а затем его давление возросло до P2=5 атм при неизменном объеме. Найти изменение внутренней энергии ΔU газа, совершенную им работу А и теплоту Q, переданную газу. Построить график процесса Дано: m=2 кг V1=1 м3 P1=2 атм=2,026∙105 Па V2=3 м3 P3=5 атм=5,065∙105 Па Найти: A, ∆U, Q-?

Изменение внутренней энергии газа выражается формулой
∆U=i2RMm∆T,
где i – число степеней свободы молекул газа (для двухатомных молекул газа кислорода i=5); M – молярная масса, R – молярная газовая постоянная.
Начальную и конечную температуру найдем, используя уравнение Менделеева – Клайперона:
pV=mMRT
Решая его относительно T, получим
T=pVMmR
Найдем температуры во все трех точках:
T1=p1V1MmR=2,026∙105∙1∙0,0322∙8,31=390 К
T2=p2V2MmR=2,026∙105∙3∙0,0322∙8,31=1170 К
T3=p3V2MmR=5,065∙105∙3∙0,0322∙8,31=2926 К
Подставляя выражение температуры в уравнение внутренней энергии, получим
∆U=i2RMmT3-T1
Работа расширения газа при постоянном давлении выражается формулой
A1=mMRT2-T1
Работа газа, нагреваемого при постоянном объеме, равна нулю, т.е