Какое количество теплоты q необходимо передать углекислому газу CO2, если при изобарном нагревании газ, который

Чтобы решить данную задачу, нужно использовать первый закон термодинамики, который утверждает, что изменение внутренней энергии газа равно сумме теплоты, переданной газу, и работы, совершенной над газом.

Формула первого закона термодинамики выглядит следующим образом:

\(\Delta U = q - w\)

где \(\Delta U\) обозначает изменение внутренней энергии газа, \(q\) - количество переданной теплоты, \(w\) - работа, совершаемая газом.

В задаче нам известна величина работы \(a\) (90 кДж), поэтому мы можем переписать формулу:

\(\Delta U = q - a\)

Углекислый газ, CO2, является двухатомным и идеальным газом, что означает, что изменение внутренней энергии газа практически полностью зависит от изменения его температуры.

Так как газ нагревается изобарно (при постоянном давлении), то изменение внутренней энергии газа связано только с его температурой (согласно формуле изменения внутренней энергии идеального двухатомного газа).

Формула изменения внутренней энергии для идеального двухатомного газа:

\(\Delta U = \frac{5}{2} \cdot n \cdot R \cdot \Delta T\)

где \(\Delta U\) - изменение внутренней энергии, \(n\) - количество молей газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Чтобы решить задачу, нужно знать количество молей газа. Воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\(PV = nRT\)

где \(P\) - давление, \(V\) - объем газа, \(T\) - температура газа.

Поскольку газ расширяется, его объем меняется, но давление остается постоянным. Это означает, что мы можем записать:

\(P_1V_1 = P_2V_2\)

где индекс 1 обозначает начальные значения (до нагревания) и индекс 2 - конечные значения (после нагревания).

Задача не предоставляет нам информацию о начальном и конечном объеме газа, поэтому мы не можем точно определить количество молей газа. Однако, мы можем выразить связь между начальным и конечным объемами газа:

\(\frac{V_2}{V_1} = \frac{T_2}{T_1}\)

Теперь, зная, что объем газа изменился, и используя полученное соотношение для связи температур до и после нагревания, мы можем написать:

\(\Delta T = T_2 - T_1 = \frac{V_2}{V_1} - 1\)

Теперь, когда у нас есть связь между изменением температуры и изменением объема газа, мы можем подставить это в формулу для изменения внутренней энергии:

\(\Delta U = \frac{5}{2} \cdot n \cdot R \cdot \left(\frac{V_2}{V_1} - 1\right)\)

Теперь, окончательно, мы можем выразить количество переданной теплоты \(q\) через изменение внутренней энергии \(\Delta U\) и работу \(a\):

\(q = \Delta U + a\)

Таким образом, для получения конечного ответа нам требуется больше информации, включая начальный объем газа, конечный объем газа или температуры до и после нагревания. Это позволит определить количество молей газа и дать точный ответ на вопрос задачи.