Чтобы найти изменение внутренней энергии смеси газов (азота и кислорода), нам нужно использовать уравнение для изменения внутренней энергии газов. Для идеальных газов изменение внутренней энергии можно выразить через массу, теплоемкость и изменение температуры.
Шаги решения:
- Определите теплоемкость газов:
- Для азота (N2) молярная теплоемкость при постоянном объеме (Cv) приблизительно равна 5/2 R, где R - универсальная газовая постоянная (примерно 8,31 Дж/(моль·К)).
- Для кислорода (O2) молярная теплоемкость также равна 5/2 R.
- Найдите количество вещества (моли) каждого газа:
- Количество вещества (n) можно найти по формуле: n = m/M, где m - масса газа, M - молярная масса газа.
- Молярная масса азота (N2) составляет примерно 28 г/моль, а кислорода (O2) - 32 г/моль.
- Для азота: n1 = t1 / M(N2) = 3,5 г / 28 г/моль = 0,125 моль.
- Для кислорода: n2 = t2 / M(O2) = 3,2 г / 32 г/моль = 0,1 моль.
- Рассчитайте изменение внутренней энергии:
- Формула для изменения внутренней энергии: ΔI = n1 * Cv(N2) * ΔT + n2 * Cv(O2) * ΔT.
- Подставьте значения: ΔI = n1 * (5/2 R) * ΔT + n2 * (5/2 R) * ΔT.
- Объедините: ΔI = (5/2 R) * ΔT * (n1 + n2).
- Подставьте известные значения:
- R = 8,31 Дж/(моль·К), ΔT = 28 К, n1 = 0,125 моль, n2 = 0,1 моль.
- ΔI = (5/2 * 8,31 Дж/(моль·К) * 28 К) * (0,125 + 0,1).
- Вычислите значение:
- 0,125 + 0,1 = 0,225 моль.
- ΔI = (5/2 * 8,31 * 28) * 0,225.
- Теперь посчитайте: 5/2 * 8,31 * 28 = 291,4 Дж/моль, и затем умножьте на 0,225.
- Получите ΔI ≈ 65,06 Дж.
Таким образом, изменение внутренней энергии ΔI составляет примерно 65,06 Дж. Это значение показывает, как изменяется внутренняя энергия смеси газов при изменении температуры на 28 К.