В некотором процессе с одним молем двухатомного идеального газа произведение энтропии на абсолютную температуру оказалось константой: ST = 2493 Дж/моль. Найдите работу над газом в этом процессе при изменении его температуры от T1 = 200К до T2 = 400К. R = 8,31 Дж/моль/К.

Подведенная теплота

Q= 75 кДж  

Согласно Уравнению Менделеева - Клайперона  

PV ~ T  

Откуда  

Tк/Тн = 10/8 = 1,25

Температура выросла , внутренняя энергия тоже выросла.  

Подведенное тепло Q пошло на производство работы A и увеличение внутренней энергии dU.  

Q=A+dU

Политропный процесс  

P*V^n = const  

Откуда  

n = ln(1/8)/ln(1/10) = 0,903

Доля теплоты, расходуемая на работу равна  

A/Q = (k-1)/(k-n)= 0,4 / 0,497 = 0,805

(где k - показатель адиабаты , для воздуха 1,4)  

Доля теплоты, расходуемая на увеличение внутренней энергии равна  

dU/Q = (n-1)/(n-k) = 0,097/0,497 = 0,195  

Работа  

A = 0,805 * 75 = 60,4 кДж

Изменение внутренней энергии

dU = 0,195 * 75 = 14,6 кДж

Дано:

n1 = 8,

t1 = 10°С,

n2 = 5,

t2 = 80°С;

Найти: t - ?

Напишем уравнение теплового баланса:

Q1 = Q2,

где

Q1 = m1 * c * (t - t1) - количество тепла, полученное более холодной водой,

Q2 = m2 * c * (t2 - t) - количество тепла, отданное более теплой водой;

Здесь

m1 = ρ * V1 = ρ * n1 * V - масса холодной воды,

m2 = ρ * V2 = ρ * n2 * V - масса горячей воды;

V - объем полного стакана;

Подставим эти выражения в наше уравнение:

ρ * n1 * V * c * (t - t1) = ρ * n2 * V * c * (t2 - t);

Проведем сокращения:

n1 * (t - t1) = n2 * (t2 - t);

8 * t - 8 * 10 = 5 * 80 - 5 * t;

t = 480/13 = 36.9°С.