До какой температуры (в Кельвинах) необходимо охладить герметично закрытый сосуд с идеальным газом, чтобы его внутренняя энергия уменьшилась втрое от начальной температуры 450 К?
Весенний_Лес
Да, конечно! Для решения этой задачи, нам потребуется знание формулы для внутренней энергии идеального газа. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от его температуры. Формула выглядит следующим образом:
\[ U = \frac{3}{2} nRT \]
где U - внутренняя энергия, n - количество молекул газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.
Мы хотим уменьшить внутреннюю энергию втрое от начальной температуры, поэтому мы можем записать:
\[ \frac{U}{3} = \frac{3}{2} nRT" \]
где T" - конечная температура, до которой необходимо охладить газ.
Теперь давайте найдем конечную температуру. Для этого нам нужно разделить обе части уравнения на \(\frac{3}{2} nR\):
\[ \frac{U}{3} \cdot \frac{2}{3nR} = T" \]
Таким образом, конечная температура газа будет равна:
\[ T" = \frac{2U}{3nR} \]
Теперь заменяем \(U\) на начальную внутреннюю энергию газа. Допустим, начальная температура герметично закрытого сосуда с идеальным газом равна \(T_0\). Тогда начальная внутренняя энергия будет:
\[ U_0 = \frac{3}{2} nRT_0 \]
Теперь подставляем это значение в уравнение для конечной температуры:
\[ T" = \frac{2U_0}{3nR} = \frac{2 \cdot \frac{3}{2} nRT_0}{3nR} = \frac{T_0}{3} \]
И таким образом, чтобы уменьшить внутреннюю энергию газа втрое, необходимо охладить его до одной третьей от начальной температуры.
Надеюсь, это пошаговое решение помогло вам понять, как мы получили этот ответ. Если у вас возникнут еще вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать!
\[ U = \frac{3}{2} nRT \]
где U - внутренняя энергия, n - количество молекул газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.
Мы хотим уменьшить внутреннюю энергию втрое от начальной температуры, поэтому мы можем записать:
\[ \frac{U}{3} = \frac{3}{2} nRT" \]
где T" - конечная температура, до которой необходимо охладить газ.
Теперь давайте найдем конечную температуру. Для этого нам нужно разделить обе части уравнения на \(\frac{3}{2} nR\):
\[ \frac{U}{3} \cdot \frac{2}{3nR} = T" \]
Таким образом, конечная температура газа будет равна:
\[ T" = \frac{2U}{3nR} \]
Теперь заменяем \(U\) на начальную внутреннюю энергию газа. Допустим, начальная температура герметично закрытого сосуда с идеальным газом равна \(T_0\). Тогда начальная внутренняя энергия будет:
\[ U_0 = \frac{3}{2} nRT_0 \]
Теперь подставляем это значение в уравнение для конечной температуры:
\[ T" = \frac{2U_0}{3nR} = \frac{2 \cdot \frac{3}{2} nRT_0}{3nR} = \frac{T_0}{3} \]
И таким образом, чтобы уменьшить внутреннюю энергию газа втрое, необходимо охладить его до одной третьей от начальной температуры.
Надеюсь, это пошаговое решение помогло вам понять, как мы получили этот ответ. Если у вас возникнут еще вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать!
Знаешь ответ?