Добрый день! Давайте разберемся с задачей.
А. Чтобы определить давление газа под поршнем, мы можем использовать уравнение идеального газа, которое записывается следующим образом:
P1V1 = P2V2,
где P1 и P2 - начальное и конечное давление газа, а V1 и V2 - начальный и конечный объём газа.
В данной задаче нам известно начальное давление газа под поршнем, которое равно атмосферному давлению и составляет 100 кПа. Также нам дан начальный объем газа, равный 190 см3 (не забудьте преобразовать его в литры, т.к. стандартные единицы объема в уравнении идеального газа - литры).
P1 = 100 кПа = 100 000 Па,
V1 = 190 см3 = 0.19 л.
Мы также знаем, что газ нагревается на 100 К, поэтому конечная температура будет 323 K + 100 K = 423 K.
Теперь нам нужно найти конечный объем V2, чтобы определить давление газа под поршнем.
Применяя уравнение идеального газа, получаем:
P1V1 = P2V2.
Подставляем известные значения:
(100 000 Па)(0.19 л) = P2V2.
Теперь остается выразить V2:
V2 = (100 000 Па)(0.19 л) / P2.
Таким образом, чтобы определить давление газа под поршнем, необходимо найти конечный объем V2, подставить найденное значение в формулу и решить уравнение.
Б. Чтобы вычислить изменение объема, занимаемого газом, после нагревания, мы можем использовать формулу объема газа при постоянном давлении, известную как закон Гей-Люссака:
V2 = V1(1 + αΔT),
где α - коэффициент линейного расширения газа при постоянном давлении, который в данной задаче не указан, и ΔT - изменение температуры.
Изначально у нас есть начальный объем газа V1 и изменение температуры ΔT, которое равно 100 К. Нам нужно найти конечный объем V2, чтобы вычислить изменение объема.
Таким образом, чтобы вычислить изменение объема, необходимо использовать формулу закона Гей-Люссака и подставить известные значения.
В. Наконец, чтобы найти работу газа при расширении, мы можем использовать следующую формулу:
Работа = давление × изменение объема.
Нам известно изменение объема, которое мы вычислили в пункте Б. Остается только определить давление газа под поршнем, которое мы рассмотрели в пункте А.
Таким образом, чтобы найти работу газа при расширении, необходимо перемножить определенное в пункте А давление газа под поршнем на изменение объема, вычисленное в пункте Б.
Для решения данной задачи мы можем использовать формулу для расчета количества теплоты, проходящего через теплопроводящую стену:
Q = (k * A * Δt) / d,
где Q - количество теплоты, проходящее через стену за единицу времени (1 час в данном случае),
k - коэффициент теплопроводности бетона,
A - площадь поверхности, через которую проходит теплота,
Δt - разница температур между внешней и внутренней сторонами стены,
d - толщина стены.
Дано:
t1 = -10 °C - температура наружной поверхности стены,
t2 = 20 °C - температура внутренней поверхности стены,
d = 25 см = 0,25 м - толщина стены,
A = 2 м^2 - площадь поверхности стены.
Подставляя значения в формулу, получим:
Q = (0,817 Дж/м*с*К * 2 м^2 * (20 °C - (-10 °C))) / 0,25 м = (0,817 * 2 * 30) / 0,25 = (0,817 * 60) / 0,25 = 49,02 Дж/с.
Так как нужно найти количество теплоты, проходящее через стену за 1 час, то нужно преобразовать секунды в часы, используя коэффициент перевода времени из секунд в часы:
1 час = 60 минут = 60 * 60 секунд = 3600 секунд.
Для преобразования теплоты из Дж/с в Дж/час нужно умножить количество теплоты на этот коэффициент:
Q_час = 49,02 Дж/с * 3600 секунд = 176,472 кДж/ч.
Таким образом, количество теплоты, проходящее через 2 м^2 поверхности стены за 1 час, составляет 176,472 кДж/ч.
