Для решения этой задачи используем закон идеальных газов и формулы для изобарного процесса (процесс при постоянном давлении).
Основные формулы: При изобарном процессе работа, совершаемая газом, вычисляется по формуле: \[ A = P \Delta V \] где \( P \) — давление, а \( \Delta V \) — изменение объема.
Также для идеального газа можно использовать уравнение состояния: \[ PV = nRT \] где \( n \) — количество вещества газа, \( R \) — универсальная газовая постоянная, \( T \) — температура в кельвинах.
Температурное изменение: Нагрев газа на \( \Delta t = 200 \, °C \) означает, что изменение температуры в кельвинах будет равно: \[ \Delta T = 200 \, °C = 200 \, K \]
Если начальная температура газа была \( T_1 \) и конечная \( T_2 \), то: \[ T_2 = T_1 + \Delta T \]
Изменение объема: Изменение объема газа при изобарном процессе можно выразить как: \[ \Delta V = \frac{nR\Delta T}{P} \]
Работа и количество вещества: Подставляя выражение для изменения объема в формулу работы: \[ A = P \cdot \frac{nR\Delta T}{P} = nR\Delta T \]
Отсюда можно выразить количество вещества: \[ n = \frac{A}{R\Delta T} \]
Подставляем значения: Работа \( A = 2.34 \, \text{кДж} = 2340 \, \text{Дж} \). Универсальная газовая постоянная \( R \approx 8.31 \, \text{Дж/(моль·К)} \). Нагрев \( \Delta T = 200 \, K \).
Теперь подставим эти значения в уравнение: \[ n = \frac{2340}{8.31 \cdot 200} \]
Вычисления: \[ n = \frac{2340}{1662} \approx 1.41 \, \text{моль} \]
Таким образом, количество вещества газа составляет приблизительно 1.41 моль.