Задачи › Теплоёмкость, политропические процессы

Теплоёмкость гелия при постоянной температуре аргона

  1. Теплоёмкость гелия при постоянной температуре аргона

    Физтех 2025/26, 11 кл.
    6/10

    Герметичный цилиндрический сосуд разделён на две части легким подвижным поршнем, который может скользить внутри сосуда без трения. В одной части сосуда находится один моль гелия, объём которого составляет \(10\%\) объёма сосуда, а в другой — один моль аргона. Гелию квазистатически подводят теплоту, температуру аргона поддерживают постоянной. Найдите модуль приращения теплоёмкости гелия при увеличении объёма гелия от \(10\%\) до \(20\%\) объёма сосуда. Универсальная газовая постоянная \(R = 8{,}31\,\text{Дж/(моль·К)}\). Теплообменом между гелием и аргоном пренебрегите. Объём поршня мал по сравнению с объёмом сосуда. Ответ приведите в \(\text{Дж/(моль·К)}\) с округлением до десятых.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Выразите подведённую теплоту через изменения температуры и объёма гелия, учитывая равенство давлений гелия и аргона и постоянство температуры аргона.

    Решение

    Из первого начала термодинамики и уравнения Менделеева–Клапейрона для гелия: \[\Delta Q = C_V\Delta T_{\text{He}} + RT_{\text{He}}\frac{\Delta V_{\text{He}}}{V_{\text{He}}}.\] Из равенства давлений, с учётом постоянства температуры аргона, \(\Delta V_{\text{Ar}} = -\Delta V_{\text{He}}\), получаем зависимость теплоёмкости гелия от доли объёма \(\alpha\), занимаемой гелием в сосуде: \[C = C_V + R\left(1 - \frac{\alpha}{100\%}\right).\] Модуль приращения теплоёмкости при увеличении доли от \(\alpha_1\) до \(\alpha_2\): \[|\Delta C| = R\left|\frac{\alpha_1 - \alpha_2}{100\%}\right|.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи