Какая работа была выполнена азотом массой 420 г при изохорическом нагреве от 40 до 100ºC? Какое количество теплоты было

Чтобы ответить на этот вопрос, мы будем использовать первый закон термодинамики, который гласит, что изменение внутренней энергии системы равно изменению теплоты, переданной системе, минус работа, совершенная системой.

Изначально у нас есть азот массой 420 г, который подвергается изохорическому (постоянный объем) нагреву от 40 до 100ºC. Для начала, мы можем рассчитать количество теплоты, переданное азоту в процессе нагрева. Для этого мы можем использовать формулу:

\[Q = mc\Delta T\]

где:
Q - количество теплоты, переданное азоту,
m - масса азота,
c - удельная теплоемкость азота,
\(\Delta T\) - изменение температуры.

Удельная теплоемкость азота можно найти в таблицах, и она составляет около 0.743 Дж/(г*ºC).

Теперь, подставив значения в формулу для расчета количества теплоты, получим:

\[Q = 420 \cdot 0.743 \cdot (100 - 40)\]

\[Q = 420 \cdot 0.743 \cdot 60\]

\[Q = 18623.2\] (округленно)

Таким образом, 18623.2 Дж теплоты передано азоту в процессе его нагрева.

Теперь перейдем к изменению внутренней энергии азота. Из первого закона термодинамики мы знаем, что изменение внутренней энергии равно изменению теплоты минус работа:

\[\Delta U = Q - W\]

Так как нагрев происходит при постоянном объеме, то работа равна нулю, так как нет перемещения границы системы. Поэтому изменение внутренней энергии равно изменению теплоты:

\[\Delta U = Q\]

Подставляем значение теплоты, которое мы рассчитали ранее, и получаем:

\[\Delta U = 18623.2\] (округленно)

Таким образом, изменение внутренней энергии азота равно 18623.2 Дж.