Jak zmieni się temperatura jednego mola argonu (gaz jednoatomowy) jeżeli dostarczymy mu Q=500J ciepła w warunkach stałej objętości?

Jak zmieni się temperatura jednego mola argonu (gaz jednoatomowy) jeżeli dostarczymy mu Q=500J ciepła w warunkach stałej objętości?
Odpowiedź

W tym zadaniu ważne jest, że objętość jest stała. Wtedy gaz NIE wykonuje pracy mechanicznej i całe dostarczone ciepło idzie na zmianę energii wewnętrznej gazu (I zasada termodynamiki). Energia wewnętrzna U zależy od temperatury T dla 1 mola w taki sposób: (T1 to początkowa temperatura, T2 - końcowa). Ważne, że ilość moli "n"  = 1, patrz liczenie wymiaru wyniku na koncu.    [latex]U_1=frac{3}{2}RT_1[/latex]   gdzie R - stała gazowa, R = 8,3 J/(mol*K)    Gdy dostarczymy ciepla Q to mamy:   [latex]U_2 = U_1 + Q= mathbf{frac{3}{2}RT_2={frac{3}{2}RT_1 + Q}}[/latex]    (podstawiłem U1 ze wzoru na górze). Teraz policzymy z tego różnicę temperatur. Trzeba tą równość (zaznaczoną na czarno po prawej stronie) podzielić przez 3/2 oraz przez R i wyjdzie:   [latex]Delta T=T_2-T_1=frac{2}{3},frac{Q}{R}= frac{2}{3},frac{500}{8{,}3},approx,40,mbox{K}[/latex]   Temperatura wzrośnie o około 40 stopni    Wymiar wyniku:   [latex][Delta T]=frac{J}{J/(molcdot K)}cdot 1/mol=K[/latex]    bo nie możemy zapominać, że obliczenia wykonane były dla 1 mola argonu, gdyby były 2 mole, to temperatura wzrosłaby tylko o 20 stopni itp. Stąd jest to 1/mol powyżej.            

Dodaj swoją odpowiedź