На сколько раз уменьшилась температура газа после его охлаждения и расширения, когда его давление уменьшилось в 4 раза

Тема урока: Изменение температуры газа после охлаждения и расширения

Разъяснение: Чтобы найти изменение температуры газа после охлаждения и расширения, мы можем использовать закон Бойля-Мариотта, который гласит: "Давление и объем обратно пропорциональны при постоянной температуре и количестве вещества".

Мы знаем, что давление уменьшилось в 4 раза (от P1 до P2) и концентрация молекул уменьшилась в 2 раза (от n1 до n2). По закону Бойля-Мариотта, P1V1 = P2V2, где V - объем газа.

Также у нас есть формула для концентрации: концентрация = количество вещества / объем. Изменение концентрации можно найти, используя соотношение n1/V1 = n2/V2.

Окончательно, чтобы найти изменение температуры, мы можем использовать соотношение температур T2/T1 = n2V2/n1V1.

Доп. материал: Пусть исходная температура газа T1 = 300 K, давление P1 = 2 атм, объем V1 = 4 л и количество вещества n1 = 0,5 моль. Тогда новое давление P2 = 2/4 = 0,5 атм, новая концентрация n2/V2 = 0,5/4 = 0,125 моль/л. Подставляя эти значения в соотношение температур, мы можем найти отношение T2/T1 = 0,125 * 4/ 0,5 * 2 = 1, Т2/T1 = 1.

Совет: Чтобы лучше понять эту концепцию, полезно визуализировать процесс охлаждения и расширения газа на диаграмме давление-объем. Также стоит помнить, что в данной задаче используется соотношение давления и объема, а не зависимость от температуры.

Задание для закрепления: Пусть исходная температура газа T1 = 400 К, давление P1 = 3 атм, объем V1 = 6 л и количество вещества n1 = 0,8 моль. Найдите новую температуру газа (T2), если его давление уменьшилось в 2 раза, а концентрация молекул уменьшилась в 3 раза.