В сосуде, объемом V=6 л находится при нормальных условиях двухатомный газ. Определить...

0 голосов
219 просмотров

В сосуде, объемом V=6 л находится при нормальных условиях двухатомный газ. Определить теплоемкость Cυ этой массы газа при постоянном объеме.


Физика (30 баллов) | 219 просмотров
Дан 1 ответ
0 голосов
Правильный ответ
C_v = \dfrac{\delta Q}{\delta T}

Поскольку работа газа равна нулю из-за константного объёма, то из первого начала термодинамики
dQ = dU

По определению,
dU = \dfrac{i}{2}NkdT,
где i — количество степеней свободы отдельной молекулы газа (для двухатомного газа 5, трёхатомного 6, одноатомного 3). Отсюда

C_v = \dfrac{dQ}{dT} = \dfrac{\frac{i}{2}NkdT}{dT} = \dfrac{i}{2}Nk = \dfrac{5}{2}Nk

(Легко выводится, что Nk = \nu R, где N — количество молекул в исследуемом объёме, k — постоянная Больцмана, R — газовая постоянная, \nu — количество вещества в рассматриваемом объёме.)

Наконец, найдём количество:
\nu = \dfrac{V}{V_M} = \dfrac{6}{22{,}4} \rm \: mol, где V_M — молярный объём при н.у.

Наконец, заключаем
C_v = \dfrac{5}{2}Nk = \dfrac{5}{2}\nu R = \dfrac{5}{2} \cdot 8{,}31 \cdot \dfrac{6}{22{,}4} \approx 5{,}565 (Дж/К).
(2.2k баллов)