Для решения этой задачи мы можем использовать уравнение состояния идеального газа и закон Бойля. Уравнение состояния идеального газа выглядит так:
[ PV = nRT ]
где ( P ) — давление, ( V ) — объем, ( n ) — количество вещества (в молях), ( R ) — универсальная газовая постоянная, ( T ) — температура.
Так как количество воздуха в цилиндре не изменяется, мы можем использовать следующую форму этого уравнения для двух состояний:
[ \frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2} ]
Из этого выражения мы можем найти конечный объем ( V_2 ):
[ V_2 = V_1 \times \frac{P_1}{P_2} \times \frac{T_2}{T_1} ]
Теперь подставим известные значения в это уравнение:
- ( P_1 = 125 ) кПа
- ( P_2 = 800 ) кПа
- ( V_1 = 200 ) л
- ( T_1 = 200 ) К
- ( T_2 = 300 ) К
Подставим эти значения в формулу:
[ V_2 = 200 \, \text{л} \times \frac{125 \, \text{кПа}}{800 \, \text{кПа}} \times \frac{300 \, \text{К}}{200 \, \text{К}} ]
Теперь произведем расчеты:
- (\frac{125}{800} = 0.15625)
- (\frac{300}{200} = 1.5)
Таким образом,
[ V_2 = 200 \times 0.15625 \times 1.5 ]
[ V_2 = 200 \times 0.234375 ]
[ V_2 = 46.875 \, \text{л} ]
Следовательно, конечный объем ( V_2 ) равен 46.875 литра.