Для решения этих задач будем использовать закон Шарля и закон Гей-Люссака, которые являются частными случаями уравнения состояния идеального газа. Эти законы описывают поведение газа при изменении температуры и давления, если объем остается постоянным (изохорный процесс).
- Первый вопрос:
- Давление газа в сосуде при температуре ( T_1 = 0 ) градусов Цельсия (что соответствует 273 К) равно ( P_1 = 2 \times 10^5 ) Па.
- Необходимо найти новое давление ( P_2 ) при температуре ( T_2 = 100 ) градусов Цельсия (что соответствует 373 К).
Согласно закону Гей-Люссака, если объем газа остается постоянным, то отношение давления к температуре в Кельвинах остается постоянным:
[
\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}
]
Подставим известные значения:
[
\frac{2 \times 10^5}{273} = \frac{P_2}{373}
]
Решим уравнение относительно ( P_2 ):
[
P_2 = \frac{2 \times 10^5 \times 373}{273}
]
[
P_2 \approx 2.73 \times 10^5 \, \text{Па}
]
- Второй вопрос:
- Давление кислорода при температуре ( T_1 = 27 ) градусов Цельсия (что соответствует 300 К) равно ( P_1 = 5 \times 10^5 ) Па.
- После изохорного охлаждения давление стало равно ( P_2 = 4 \times 10^5 ) Па.
- Необходимо определить конечную температуру ( T_2 ).
Используем то же соотношение по закону Гей-Люссака:
[
\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}
]
Подставим известные значения:
[
\frac{5 \times 10^5}{300} = \frac{4 \times 10^5}{T_2}
]
Решим уравнение относительно ( T_2 ):
[
T_2 = \frac{4 \times 10^5 \times 300}{5 \times 10^5}
]
[
T_2 = 240 \, \text{К}
]
Переведем температуру из Кельвинов в градусы Цельсия:
[
T_2 = 240 - 273 = -33 \, \text{градусов Цельсия}
]
Таким образом, кислород охладили до -33 градусов Цельсия.