Вопрос школьника
При изобарном нагревании водорода массой 2 г, находившегося в начале процесса под давлением 83 кПа, его температура возросла от 200 К до 500 К. Его объем при этом
1) не изменился
2) увеличился на 0,03 м3
3) уменьшился в 2,5 раза
4) увеличился на 20 л
Ответ от учителя
При изобарном нагревании газа давление остается постоянным, а объем и температура изменяются. Для решения задачи воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
pV = nRT,
где p — давление газа, V — его объем, n — количество вещества (в молях), R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
Переведем массу водорода в количество вещества, зная его молярную массу:
m(H2) = 2 г,
M(H2) = 2 г/моль,
n(H2) = m(H2) / M(H2) = 1 моль.
Также известны начальные условия:
p1 = 83 кПа,
V1 — неизвестно,
T1 = 200 К.
И конечные условия:
p2 = 83 кПа,
V2 — неизвестно,
T2 = 500 К.
Так как давление не меняется, то из уравнения состояния идеального газа следует:
p1V1 = nRT1,
p2V2 = nRT2.
Разделим второе уравнение на первое и получим:
V2/V1 = T2/T1.
Подставим известные значения и найдем отношение объемов:
V2/V1 = 500 К / 200 К = 2,5.
Таким образом, ответ на задачу: при изобарном нагревании водорода массой 2 г, находившегося в начале процесса под давлением 83 кПа, его объем уменьшился в 2,5 раза (вариант 3). Ответы 1, 2 и 4 неверны.
