Каково будет установившееся давление газа после увеличения концентрации гелия в 2 раза и уменьшения средней

Тема: Установившееся давление газа

Объяснение:
Чтобы решить данную задачу, нам понадобятся два закона, которые описывают зависимость между давлением, объемом и температурой газа. Это закон Бойля и закон Гей-Люссака.

Закон Бойля утверждает, что при постоянной температуре давление газа обратно пропорционально его объему. Математически это можно записать в виде следующего соотношения:
P1 * V1 = P2 * V2

Закон Гей-Люссака утверждает, что при постоянном объеме давление газа прямо пропорционально средней кинетической энергии его молекул. Математически это можно записать в виде следующего соотношения:
P1 / T1 = P2 / T2

Так как нам дано, что концентрация гелия увеличивается в 2 раза, значит, и объем газа также увеличится в 2 раза. Тогда по закону Бойля имеем: P1 * 2V1 = P2 * 2V2, и упрощаем это соотношение до P1 * V1 = P2 * V2.

Кроме того, дано, что средняя кинетическая энергия молекул гелия уменьшается в 3 раза. Значит, температура также уменьшится в 3 раза. Тогда по закону Гей-Люссака имеем: P1 / (T1 / 3) = P2 / T2, и упрощаем это соотношение до 3P1 = P2.

Теперь можем объединить оба полученных соотношения: P1 * V1 = 3P1 * 2V1. Раскрываем скобки и сокращаем P1: V1 = 6V1. Значит, P1 = 1/6 = 0.1667.

Таким образом, установившееся давление газа после увеличения концентрации гелия в 2 раза и уменьшения средней кинетической энергии его молекул в 3 раза будет равно 0.1667.

Совет:
Для лучшего понимания данного концепта, рекомендуется изучить подробнее законы Бойля и Гей-Люссака, а также примеры их применения в задачах.

Проверочное упражнение:
Дан газ, у которого давление в начальный момент времени (P1) равно 2 атмосферам, объем (V1) равен 4 литрам, и температура (T1) равна 300 Кельвинам. Если давление уменьшится в 4 раза, а температура увеличится в 1.5 раза, найдите новый объем газа (V2).