Як зміниться обсяг газу, якщо його охолодити з температури 27 °С до -123

Тема: Закон Шарля о термічному розширенні газів

Пояснення:
Зміна об'єму газу при зміні температури може бути визначена за допомогою закону Шарля або закону термічного розширення газів. Закон Шарля стверджує, що при підтриманні постійного тиску, об'єм газу пропорційний його абсолютній температурі. Це означає, що якщо температура падає, об'єм газу зменшується.

Для вирішення цієї задачі, спочатку необхідно перевести температури з градусів Цельсія в градуси Кельвіна, так як шкала Кельвіна не має нижньої межі. Формула переведення: K = °C + 273.15

Температура 27 °C дорівнює 300.15 K, а температура -123 °C дорівнює 150.15 K.

Слід відзначити, що при такій зміні температури виконується пряма пропорційність між температурою та об'ємом газу, оскільки тиск залишається постійним. Отже, можна записати рівняння:

(V1 / T1) = (V2 / T2),

де V1 та T1 - початковий об'єм та температура газу, V2 та T2 - кінцевий об'єм та температура газу.

Підставляючи відповідні значення в це рівняння, отримуємо:

(V1 / 300.15) = (V2 / 150.15).

Застосовуючи правило пропорційності, отримуємо:

V2 = (V1 * 150.15) / 300.15.

Таким чином, об'єм газу зменшиться пропорційно до нової температури.

Приклад використання:
Давайте припустимо, що початковий об'єм газу, V1, дорівнює 1000 мл (або 1 л). Використовуючи рівняння, ми можемо обчислити кінцевий об'єм газу, V2, після охолодження з 27 °C до -123 °C:

V2 = (1000 * 150.15) / 300.15 = 499.83 мл (або 0.5 л).

Тому об'єм газу зменшиться з 1 л до 0.5 л при зміні температури від 27 °C до -123 °C.

Рекомендація:
Для кращого розуміння теми, рекомендую ознайомитися зі законом Шарля, описаним в підручнику з фізики. Важливо також зрозуміти, що цей закон діє тільки при постійному тиску. Застосування формули і правила пропорційності є ключовим для розв'язання подібних задач.

Вправа:
Якщо об'єм газу знаходиться при температурі -10 °C і збільшується до 250 °C, знайдіть кінцевий об'єм газу, якщо початковий об'єм дорівнює 500 мл.