Реши задачу по физике еа уровне 10 класса : Какую работу совершает газ, расширяясь изобарно при давлении 2 × 10⁵ Па от объёма V1 = 0,3 м³ до объёма V2= 0,2 м³
Для решения задачи, давайте разберем, что такое изобарное (постоянное давление) расширение газа и как рассчитать работу, совершаемую газом при этом процессе.
Дано:
- Давление (P) = 2 × 10⁵ Па
- Начальный объем (V1) = 0,3 м³
- Конечный объем (V2) = 0,2 м³
Формула работы
Работа, совершаемая газом при изобарном процессе, может быть рассчитана по следующей формуле: \[ W = P \cdot (V_2 - V_1) \] где:
- \( W \) — работа,
- \( P \) — давление (в Паскалях),
- \( V_2 \) и \( V_1 \) — конечный и начальный объемы соответственно (в кубических метрах).
Примечание
Обратите внимание, что при расширении газа \( V_2 \) должен быть больше \( V_1 \). Однако, в данном случае \( V_2 = 0,2 \, \text{м}^3 \) меньше \( V_1 = 0,3 \, \text{м}^3 \). Это означает, что газ на самом деле сжимается, а не расширяется. То есть работа газом в этом процессе будет отрицательной, что указывает на то, что работа совершается над газом.
Расчет
- Подставим значения в формулу: \[ W = 2 \times 10^{5} \, \text{Па} \cdot (0,2 \, \text{м}^3 - 0,3 \, \text{м}^3) \]
- Вычислим изменение объема: \[ V_2 - V_1 = 0,2 - 0,3 = -0,1 \, \text{м}^3 \]
- Теперь подставим это значение в формулу: \[ W = 2 \times 10^{5} \cdot (-0,1) = -2 \times 10^{4} \, \text{Дж} \]
Ответ
Работа, совершаемая газом при его сжатии, составляет: \[ W = -20000 \, \text{Дж} \]
Заключение
Отрицательное значение работы указывает на то, что работа совершается над газом, когда он сжимается из-за уменьшения объема. Это важно учитывать, когда вы будете анализировать подобные процессы в термодинамике.
