Если объем газа увеличился в 2 раза при постоянном давлении, какая будет конечная температура газа, если начальная

Тема: Идеальный газ

Пояснение: Для решения этой задачи, нам понадобятся два ключевых закона идеального газа: закон Бойля и закон Шарля.

Закон Бойля гласит, что при постоянной температуре объем идеального газа обратно пропорционален его давлению. Это может быть записано как P₁V₁ = P₂V₂, где P₁ и V₁ - начальное давление и объем газа, соответственно, а P₂ и V₂ - конечное давление и объем газа.

Закон Шарля устанавливает, что при постоянном давлении, объем идеального газа прямо пропорционален его температуре в абсолютной шкале (Кельвина). Это может быть записано как V₁/T₁ = V₂/T₂, где T₁ и T₂ - начальная и конечная температуры соответственно.

Теперь, учитывая, что объем увеличивается в 2 раза (V₂ = 2V₁) и постоянное давление, мы можем использовать закон Шарля для нахождения конечной температуры газа.

Применим закон Шарля и подставим известные значения в уравнение:

V₁/T₁ = V₂/T₂

V₁/T₁ = (2V₁) / T₂ (замена V₂ на 2V₁)

1/T₁ = 2/T₂ (сокращение V₁ в числителе и знаменателе)

T₂ = T₁ / 2 (переставление и инверсия уравнения)

Теперь, подставляя значение начальной температуры водорода (T₁ = 270 К) в полученное уравнение, мы можем найти конечную температуру газа.

Пример использования:

Задача: Если объем газа увеличился в 2 раза при постоянном давлении, какая будет конечная температура газа, если начальная температура водорода была 270 К?

Решение: Воспользуемся законом Шарля:

T₂ = T₁ / 2

T₂ = 270 К / 2

T₂ = 135 К

Ответ: Конечная температура газа будет составлять 135 К.

Совет: Для лучшего понимания идеального газа и связанных законов, рекомендуется ознакомиться с понятиями абсолютной температуры (шкалы Кельвина) и объема газа. Изучение законов Бойля и Шарля поможет углубить понимание взаимосвязи давления, объема и температуры идеального газа.

Задание для закрепления: Если объем идеального газа увеличивается в 3 раза при постоянной температуре, как это влияет на его давление?