Какова изменение внутренней энергии, работы и тепла для кислорода, массой 16 г, который нагревается от температуры

Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать основные уравнения термодинамики, связанные с изменением внутренней энергии, работы и тепла.

Известные данные:
Масса \(m\) кислорода: 16 г
Начальная температура \(T_1\): 320 K
Конечная температура \(T_2\): 340 K
Постоянное давление \(P\): по условию не указано, но мы будем считать его постоянным.

Изменение внутренней энергии \(\Delta U\) определяется следующим уравнением:

\(\Delta U = m \cdot c \cdot \Delta T\),

где \(c\) - теплоемкость (количество теплоты, необходимое для нагрева вещества на 1 градус Цельсия), а \(\Delta T\) - изменение температуры (\(\Delta T = T_2 - T_1\)).

Теплоемкость \(c\) кислорода примерно составляет 0.92 Дж/(г·°C).

Подставляя известные значения, получаем:

\(\Delta U = 16 \cdot 0.92 \cdot (340 - 320) = 16 \cdot 0.92 \cdot 20 = 294.4\) Дж.

Изменение внутренней энергии кислорода составляет 294.4 Дж.

Следующим шагом является расчет работы \(W\), которую совершает газ при постоянном давлении. Формула для расчета работы имеет вид:

\(W = P \cdot \Delta V\),

где \(\Delta V\) - изменение объема газа. В этой задаче объем газа не указан, но мы можем его проигнорировать, поскольку только температура изменяется, а объем остается постоянным.

Поскольку \(\Delta V = 0\), то работа \(W = 0\) Дж.

Наконец, остается определить количество тепла \(Q\), поглощенное газом при нагревании. В данной задаче при постоянном давлении тепло и работа связаны следующим уравнением:

\(Q = \Delta U + W\).

Подставляя известные значения, получаем:

\(Q = 294.4 + 0 = 294.4\) Дж.

Количество тепла, поглощенное кислородом при нагревании, составляет 294.4 Дж.

Таким образом, изменение внутренней энергии равно 294.4 Дж, работа совершена не была (0 Дж), а количество поглощенного тепла составляет 294.4 Дж.