Для решения этой задачи можно воспользоваться уравнением состояния идеального газа, которое связывает давление, объем и температуру газа. Уравнение выглядит следующим образом:
[
PV = nRT
]
где:
- ( P ) — давление,
- ( V ) — объем,
- ( n ) — количество молей газа,
- ( R ) — универсальная газовая постоянная,
- ( T ) — температура в Кельвинах.
Однако, поскольку масса газа остается постоянной, количество молей ( n ) также остается постоянным. Это позволяет нам использовать соотношение между двумя состояниями газа:
[
\frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2}
]
где:
- ( P_1, V_1, T_1 ) — начальные давление, объем и температура,
- ( P_2, V_2, T_2 ) — конечные давление, объем и температура.
Теперь подставим известные значения в уравнение:
- ( P_1 = 8 \times 10^5 \, \text{Па} )
- ( V_1 = 0.9 \, \text{м}^3 )
- ( T_1 = 27^\circ \text{C} = 27 + 273 = 300 \, \text{К} )
- ( V_2 = 0.8 \, \text{м}^3 )
- ( T_2 = 320 \, \text{К} )
Теперь можем выразить ( P_2 ):
[
\frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2}
]
[
P_2 = \frac{P_1 V_1 T_2}{T_1 V_2}
]
Подставим все значения:
[
P_2 = \frac{8 \times 10^5 \, \text{Па} \times 0.9 \, \text{м}^3 \times 320 \, \text{К}}{300 \, \text{К} \times 0.8 \, \text{м}^3}
]
Теперь выполним вычисления:
- Вычисляем числитель: ( 8 \times 10^5 \times 0.9 \times 320 = 2.304 \times 10^8 \, \text{Па} \cdot \text{м}^3 \cdot \text{К} ).
- Вычисляем знаменатель: ( 300 \times 0.8 = 240 \, \text{м}^3 \cdot \text{К} ).
- Делим числитель на знаменатель:
[
P_2 = \frac{2.304 \times 10^8}{240} = 9.6 \times 10^5 \, \text{Па}
]
Таким образом, давление газа в конечном состоянии будет ( 9.6 \times 10^5 \, \text{Па} ).