Какова была начальная температура идеального газа, если его нагрели изобарно на 150 градусов Цельсия, и при этом плотность уменьшилась в 1,5 раза?
Физика11 классТермодинамика идеального газаначальная температураИдеальный газИзобарный процесснагрев газаплотность газаизменение плотноститермодинамиказаконы газовфизика 11 класс
Для решения этой задачи мы будем использовать закон Бойля-Мариотта и уравнение состояния идеального газа. Начнем с того, что мы знаем, что при изобарном процессе (постоянном давлении) изменение температуры газа связано с изменением его плотности.
Обозначим:
Из условия задачи известно, что:
Согласно уравнению состояния идеального газа, при постоянном давлении P, плотность газа связана с температурой следующим образом:
ρ = P / (R * T),
где R - универсальная газовая постоянная.
Так как давление P и газовая постоянная R остаются постоянными, мы можем записать соотношение для плотности:
ρ1 / ρ2 = T2 / T1.
Подставим известные значения плотности:
ρ1 / (ρ1 / 1.5) = T2 / T1.
Упрощая, получаем:
1.5 = T2 / T1.
Теперь подставим выражение для T2:
1.5 = (T1 + 150) / T1.
Умножим обе стороны на T1:
1.5 * T1 = T1 + 150.
Переносим T1 на одну сторону:
1.5 * T1 - T1 = 150.
0.5 * T1 = 150.
Теперь делим обе стороны на 0.5:
T1 = 150 / 0.5 = 300 K.
Теперь, чтобы получить начальную температуру в градусах Цельсия, используем преобразование:
Тц = Тк - 273.15.
Тц = 300 - 273.15 = 26.85 °C.
Ответ: Начальная температура идеального газа была примерно 26.85 °C.