Газ CH4 находится в целиндре под подвижным поршнем. После подвода теплоты 0.64 мДж к газу, он расширяется по изобаре. Определить массу, удельный объем и плотность газа, объем которого 0.5 м3, избыточное давление 1.3 мПа и температура 19 0С. Кроме того, определить конечную температуру газа t2, совершенную им работу L и изменение внутренней энергии газа U.

Давай разбираться вместе с этой задачей шаг за шагом.

Сначала нам нужно определить массу метана (CH4) в цилиндре. У нас есть удельный объем газа, который равен объему, занимаемому одним киломолем вещества, и общий объем газа в цилиндре. Массу газа мы можем найти, используя молярную массу метана и общий объем газа.

Для удельного объема \( v \) формула такая: \( v = V/n \), где \( V \) — объем газа, а \( n \) — количество вещества в молях. Так как молярный объем при стандартных условиях (0°С и 1 атм) составляет около 22.4 л/моль для идеального газа, мы можем использовать это значение для расчета удельного объема при известной массе.

Следующий шаг – определить плотность газа, используя формулу плотности \( \rho = m/V \), где \( m \) – масса газа, а \( V \) – его объем.

После этого мы узнаем конечную температуру газа \( t_2 \), исходя из того, что процесс расширения изобарный (то есть происходит при постоянном давлении). Используем уравнение состояния идеального газа для начальных и конечных состояний, чтобы найти \( t_2 \).

Совершенную работу \( L \) можно найти через формулу работы газа при изобарном процессе: \( L = P \Delta V \),