Какова теплота Q, работа L, изменение внутренней энергии ΔU, энтальпии ΔH и энтропии ΔS при расширении массы газа

Для решения этой задачи, давайте воспользуемся первым началом термодинамики и уравнением состояния газа для политропного процесса.

Первое начало термодинамики гласит, что изменение внутренней энергии газа \(\Delta U\) равно разнице теплоты Q, полученной или отданной газом, и работы L, совершенной над или наделенной газом. То есть, мы можем записать следующее уравнение:

\(\Delta U = Q - L\)

Согласно уравнению политропного процесса, \(PV^n = \text{const}\), где P - давление газа, V - его объем, а n - показатель политропы. Мы можем преобразовать это уравнение, чтобы выразить давление через объем и начальное давление:

\(P_1V_1^n = P_2V_2^n\)

Также, работа газа находится как произведение давления на изменение объема:

\(L = \int_{V_1}^{V_2} P(V)\,dV\)

Из этих уравнений мы можем получить выражение для изменения внутренней энергии в терминах начального и конечного давления:

\(\Delta U = \frac{P_2V_2 - P_1V_1}{1-n}\)

Теперь мы можем приступить к вычислению теплоты Q и работы L. Для этого нам понадобятся данные из таблицы.

\(\begin{array}{|c|c|c|}
\hline
\text{Параметр} & \text{Начальное состояние} & \text{Конечное состояние} \\
\hline
P & 2,0 \, \text{МПа} & 19 \, \text{МПа} \\
\hline
t & 100°C & - \\
\hline
\end{array}\)

Для расчета теплоты Q мы используем первое начало термодинамики и уравнение:

\(Q = \Delta U + L\)

Для расчета работы L мы используем уравнение для политропного процесса:

\(L = \int_{V_1}^{V_2} P(V)\,dV\)

Однако, в таблице не указаны объемы газа. Поэтому мы не можем точно вычислить работу и теплоту. Мы можем только рассчитать изменение внутренней энергии, энтальпию и энтропию с использованием данных о давлениях и постоянной \(c\), предполагая, что объем меняется.

Изменение внутренней энергии \(\Delta U\) это разность энергий между конечным и начальным состояниями газа. Мы можем рассчитать его, используя вышеупомянутое выражение:

\(\Delta U = \frac{P_2V_2 - P_1V_1}{1-n}\)

Теперь давайте рассчитаем изменение внутренней энергии \(\Delta U\):

\(\Delta U = \frac{{19 \times 10^6 \, \text{Па}} \times V_2 - {2 \times 10^6 \, \text{Па}} \times V_1}{{1-1.5}}\)

У нас есть только данные о давлениях, но нет данных об изменении объема в таблице, поэтому мы не можем точно рассчитать изменение внутренней энергии без дополнительной информации.

Теперь давайте рассчитаем изменение энтальпии \(\Delta H\), используя следующее уравнение:

\(\Delta H = \Delta U + P_2 \cdot (V_2 - V_1)\)

В данном случае также отсутствуют сведения о изменении объема газа, поэтому мы не можем точно рассчитать изменение энтальпии без дополнительной информации.

Наконец, давайте рассчитаем изменение энтропии \(\Delta S\), используя следующее уравнение:

\(\Delta S = c \cdot \ln{\left(\frac{T_2}{T_1}\right)} - R \cdot \ln{\left(\frac{P_2}{P_1}\right)}\)

Где \(c\) - постоянная теплоемкость газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(T_1\) и \(T_2\) - начальная и конечная температура соответственно. Но в данных таблицы отсутствуют температуры, поэтому мы не можем точно рассчитать изменение энтропии без дополнительной информации.

Итак, для полной и точной информации о теплоте Q, работе L, изменении внутренней энергии \(\Delta U\), энтальпии \(\Delta H\) и энтропии \(\Delta S\) нам необходимо знать дополнительные параметры, такие как объем и температуры газа в конечном состоянии.