Газ, находившийся при температуре -63°C, изобарно расширяется от объема 70 л до объема 100 л. Какова будет температура газа (в градусах Цельсия) в конце этого процесса?

Физика 11 класс Температура и газовые законы газ температура изобарное расширение объём физика 11 класс термодинамика закон Бойля уравнение состояния газа Новый

Для решения данной задачи мы воспользуемся законом Бойля-Мариотта, который гласит, что для данной массы газа, находящегося при постоянном давлении (изобарный процесс), произведение давления и объема пропорционально температуре. Формально это можно записать как:

P1 * V1 / T1 = P2 * V2 / T2

Где:

• P1 и P2 - начальное и конечное давление газа (в данном случае они равны, так как процесс изобарный);
• V1 и V2 - начальный и конечный объем газа;
• T1 и T2 - начальная и конечная температура газа в Кельвинах.

Так как давление остается постоянным, мы можем упростить уравнение:

V1 / T1 = V2 / T2

Теперь нам нужно выразить конечную температуру T2:

T2 = T1 * (V2 / V1)

Теперь подставим известные значения:

• Начальный объем V1 = 70 л;
• Конечный объем V2 = 100 л;
• Начальная температура T1 = -63°C. Чтобы использовать её в уравнении, переведем в Кельвины: T1 = -63 + 273.15 = 210.15 K.

Теперь подставим значения в формулу:

T2 = 210.15 K * (100 l / 70 l)

Посчитаем:

• 100 / 70 = 1.4286;
• T2 = 210.15 K * 1.4286 ≈ 300.21 K.

Теперь вернемся к температуре в градусах Цельсия:

T2 (°C) = T2 (K) - 273.15

T2 (°C) = 300.21 K - 273.15 ≈ 27.06°C.

Таким образом, температура газа в конце процесса составит примерно 27°C.