№633 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)

1. Удельная теплоемкость азота, когда его нагревают при постоянном давлении, равна $$1{,}05\ \text{кДж/(кг·К)}$$, а при постоянном объеме — $$0{,}75\ \text{кДж/(кг·К)}$$. Почему эти величины имеют разные значения? Какая совершается работа при изобарном нагревании азота массой $$1\ \text{кг}$$ на $$1\ \text{К}$$?

При нагревании при постоянном давлении газ расширяется и совершает работу над внешними силами. Поэтому часть подведённой теплоты идёт не только на увеличение внутренней энергии, но и на работу расширения. При постоянном объёме работа не совершается, и вся теплота идёт только на увеличение внутренней энергии. Поэтому

$$c_p>c_v.$$

Для изобарного нагревания используем первый закон термодинамики:

$$Q=\Delta U + A.$$

При нагревании на $$\Delta T$$:

$$Q=c_pm\Delta T,$$

а при постоянном объёме

$$\Delta U=c_vm\Delta T.$$

Тогда

$$c_pm\Delta T=c_vm\Delta T + A,$$

откуда

$$A=m\Delta T(c_p-c_v).$$

Подставим значения:

$$A=1\cdot 1\cdot (1{,}05-0{,}75)=0{,}30\ \text{кДж}.$$

Ответ: при изобарном нагревании азота массой 1 кг на 1 К совершается работа $$0{,}3\ \text{кДж}$$.