Задание 8 ЕГЭ по физике · задача FDCBE2
Аргону сообщили количество теплоты, равное 30 кДж, и он изобарно расширился. При этом объём газа увеличился на 0,6 м3. Каково давление газа? Масса газа постоянна.
Показать ответ и разбор
Ответ: 20 кПа
Разбор
Аргон — одноатомный идеальный газ, значит, его молярная теплоёмкость при постоянном давлении $Cp = 5/2 R$.
При изобарном расширении вся подведённая теплота идёт на изменение внутренней энергии и на совершение работы:
$Q = \Delta U + W$.
Работа газа при изобарном расширении — это $W = P \Delta V$.
Для одноатомного газа $\Delta U = (3/2) nR \Delta T$, а $W = nR \Delta T$, поэтому $Q = (5/2) nR \Delta T$.
Отсюда сразу видно, что $W = (2/5) Q$.
Подставляем числа: $Q = 30$ кДж $= 3\cdot 10^{4}$ Дж, $\Delta V = 0,6$ м$^{3}$.
$W = (2/5)\cdot 3\cdot 10^{4} = 1,2\cdot 10^{4}$ Дж.
Тогда $P = W / \Delta V = 1,2\cdot 10^{4} / 0,6 = 2\cdot 10^{4}$ Па.
Ответ: 20000 Па.
При изобарном расширении вся подведённая теплота идёт на изменение внутренней энергии и на совершение работы:
$Q = \Delta U + W$.
Работа газа при изобарном расширении — это $W = P \Delta V$.
Для одноатомного газа $\Delta U = (3/2) nR \Delta T$, а $W = nR \Delta T$, поэтому $Q = (5/2) nR \Delta T$.
Отсюда сразу видно, что $W = (2/5) Q$.
Подставляем числа: $Q = 30$ кДж $= 3\cdot 10^{4}$ Дж, $\Delta V = 0,6$ м$^{3}$.
$W = (2/5)\cdot 3\cdot 10^{4} = 1,2\cdot 10^{4}$ Дж.
Тогда $P = W / \Delta V = 1,2\cdot 10^{4} / 0,6 = 2\cdot 10^{4}$ Па.
Ответ: 20000 Па.