Так как аргон находится в сосуде, то при нагревании его объём не изменится, значит процесс мможно считать изохорным. Это говорит нам, что работа будет равна 0.
Q = (U2 - U1)
(U2 - U1) =( i / 2) V(моль)* R* (T2 -T1)
i - степень свободы. Так как аргон одноатомный газ, то i =3.
Составим уравнения Менделееваь - Клапейрона для 2 ситуаций, и вычтим из из второго положения первое, вследствие чего получим:
V(P2 - P1) = V(моль)* R* (T2 - T1)
Теперь это выражение мы потставлям:
(U2 - U1) =(3 / 2) V(P2 - P1)
Осталось только подставить значения объёма и давления.
Кинетическая энергия шарика в момент столкновения передаётся стержню. То есть переходит в энергию вращательного движения.
m*v^2/2 = J*w^2/2
w = 2*pi*nu (nu - это частота)
у стержня момент инерции J = 1/12*M*l^2, если его ось вращения в центре
m*v^2/2 = 1/6*pi^2*nu^2*M*l^2
m*v^2 = 1/3*pi^2*nu^2*M*l^2
nu = sqrt(3*m*v^2/(pi^2*M*l^2)) = sqrt(3*0.015*25/(3.14^2*0.125*1.2^2)) = 0.63 об/с
Дано
m=200г=0,2кг
t₁=25°C
t₂=1538°С (температура плавления железа)
c=500 Дж/(кг*К) удельная тепоемкость железа. Мы берем среднее значение, но на самом деле эта величина сильно меняется в зависимости от температуры.
С=2,7*10⁵ Дж/кг (удельная теплота плавления железа)
Найти Q
Сначала надо нагреть железо до температуры плавления. На это будет затрачена теплота Q₁=mc(t₂-t₁)
Потом надо половину этого железа (m/2) расплавить. На это уйдет Q₂=(m/2)C.
Итого Q=Q₁+Q₂=mc(t₂-t₁)+(m/2)C = m(c(t₂-t₁)+C/2)=0,2кг*( 500 Дж/(кг*К) *(1538°С -25°С) +2,7*10⁵ Дж/кг /2)=
Учтем, что 1538°С -25°С =1513°С =1513К
=0,2кг*( 500 Дж/(кг*К) * 1513К +135000 Дж/кг)= 178300≈178кДж