Дано:
- Масса аргона m = 500 г = 0,5 кг.
- Давление P = 101,3 кПа = 101300 Па.
- Объем увеличился в 5 раз.
- Начальная температура T = 20 °C = 293 K.
- Молярная масса аргона M = 40 г/моль.
Найти:
- Работа расширения W.
Решение:
1. Найдем начальный объем V1. Для этого используем уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT,
где n — количество молей, R — универсальная газовая постоянная (R ≈ 8,31 Дж/(моль·К)).
2. Сначала найдем количество молей n:
n = m / M = 500 г / 40 г/моль = 12,5 моль.
3. Теперь найдем начальный объем V1:
V1 = nRT / P = (12,5 моль * 8,31 Дж/(моль·К) * 293 K) / 101300 Па.
V1 ≈ 0,303 м³.
4. Объем после расширения V2 будет:
V2 = 5 * V1 = 5 * 0,303 м³ = 1,515 м³.
5. Работа расширения W при постоянном давлении определяется формулой:
W = P * (V2 - V1).
6. Подставим значения:
W = 101300 Па * (1,515 м³ - 0,303 м³) = 101300 Па * 1,212 м³.
W ≈ 122,000 Дж.
Ответ:
- Работа расширения аргона составляет примерно 122,000 Дж.