При изобарном процессе (процессе при постоянном давлении) работа, совершаемая газом, может быть найдена с использованием уравнения для изобарного расширения или сжатия:
[ W = P \Delta V, ]
где ( W ) — работа, ( P ) — давление газа, а ( \Delta V ) — изменение объема.
Однако, в случае изобарного процесса, также можно использовать уравнение состояния идеального газа, которое связывает давление, объем и температуру:
[ PV = nRT, ]
где:
- ( P ) — давление,
- ( V ) — объем,
- ( n ) — количество молей газа,
- ( R ) — универсальная газовая постоянная (( R \approx 8.31 \, \text{Дж/(моль·К)} )),
- ( T ) — температура в Кельвинах.
При изобарном процессе, поскольку давление ( P ) остается постоянным, изменение объема ( \Delta V ) можно выразить через изменение температуры ( \Delta T ):
[ \Delta V = \frac{nR\Delta T}{P}. ]
Подставляя это выражение в уравнение для работы, получим:
[ W = P \cdot \frac{nR\Delta T}{P} = nR\Delta T. ]
Теперь можем подставить известные значения в формулу:
- ( n = 6 ) моль,
- ( \Delta T = 50 ) К,
- ( R = 8.31 \, \text{Дж/(моль·К)} ).
[ W = 6 \cdot 8.31 \cdot 50 = 2493 \, \text{Дж}. ]
Таким образом, работа, совершенная при изобарном сжатии 6 моль водорода при изменении температуры на 50 Кельвинов, составляет 2493 Джоуля.