Как изменился объем гелия массой 2 кг при увеличении в 5 раз в следующих случаях: а) при постоянной температуре

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать закон Бойля-Мариотта, который гласит, что при постоянной температуре объем газа обратно пропорционален его давлению.

а) При постоянной температуре, изменение объема гелия, массой 2 кг, при увеличении в 5 раз можно определить по следующей формуле:

\[\frac{{V_1}}{{V_2}} = \frac{{m_2}}{{m_1}}\]

Где V₁ и V₂ - начальный и конечный объемы гелия соответственно, а m₁ и m₂ - соответственно, начальная и конечная массы гелия.

Подставим значения в формулу:

\[\frac{{V_1}}{{V_2}} = \frac{{2}}{{5}}\]

Решив эту пропорцию, получим:

\[V_2 = \frac{{V_1}}{{\frac{{m_2}}{{m_1}}}} = \frac{{2}}{{\frac{{5}}{{2}}}} = \frac{{2}}{{\frac{{2}}{{1}}}} = 1\]

Таким образом, объем гелия уменьшился до 1 кубического метра при постоянной температуре.

Теперь перейдем к пункту б).

б) При отсутствии теплообмена с окружающей средой, мы можем использовать закон Гей-Люссака, который утверждает, что при постоянном объеме объем газа прямо пропорционален его температуре.

Таким образом, при увеличении объема гелия в 5 раз без теплообмена, температура также увеличивается в 5 раз.

Что произошло с энтропией в этих случаях?

В случае а), при постоянной температуре, изменение объема газа приводит к изменению его плотности. При уменьшении объема газа, его плотность увеличивается, что приводит к увеличению энтропии системы, так как частицы газа становятся более упорядоченными.

В случае б), при отсутствии теплообмена, увеличение объема и температуры газа приводит к увеличению всей его энергии. Это также приводит к увеличению энтропии системы, так как система становится более беспорядочной.

Таким образом, в обоих случаях происходит увеличение энтропии системы.