Рассмотрим задачу о работе, совершаемой над газом в кубе объёмом 0,1 м³ при постоянном давлении.
Предположим, что у нас есть идеальный газ, и мы используем уравнение состояния идеального газа:
\[ PV = nRT \]
где:
- \( P \) — давление (4 × 10⁴ Па),
- \( V \) — объём (0,1 м³),
- \( n \) — количество молей газа,
- \( R \) — универсальная газовая постоянная (≈ 8,31 Дж/(моль·К)),
- \( T \) — абсолютная температура (280 K).
Для начала находим количество молей газа:
\[ n = \frac{PV}{RT} \]
Подставим известные значения:
\[ n = \frac{(4 \times 10^4 \, \text{Па})(0.1 \, \text{м}^3)}{(8.31 \, \text{Дж/(моль·К)})(280 \, \text{К})} \]
Теперь посчитаем это выражение:
Вычислим числитель: \[ 4 \times 10^4 \, \text{Па} \times 0.1 \, \text{м}^3 = 4 \times 10^3 \, \text{Дж} \]
Вычислим знаменатель: \[ 8.31 \, \text{Дж/(моль·К)} \times 280 \, \text{К} \approx 2326.8 \, \text{Дж/моль} \]
Теперь найдем количество молей:
\[ n = \frac{4 \times 10^3}{2326.8} \approx 1.72 \, \text{моль} \]
Следующий шаг — найти работу, совершённую над газом. При постоянном давлении работа рассчитывается по формуле:
\[ A = P \Delta V \]
где \( \Delta V \) — изменение объёма. Предположим, что объём увеличивается на 0,1 м³, тогда:
\[ A = P \cdot V = (4 \times 10^4 \, \text{Па}) \cdot (0.1 \, \text{м}^3) = 4 \times 10^3 \, \text{Дж} \]
Итак, работа, совершаемая над газом, составит 4000 Дж.
Таким образом, ответ: работа над газом при температуре 280 K и давлении 4 × 10⁴ Па, если объём увеличивается на 0.1 м³, составляет 4000 Дж.