Какова температура газа в закрытом сосуде, если давление увеличивается на 0,4% от первоначального при нагревании на 1 К?
Физика 11 класс Термодинамика температура газа закрытый сосуд давление нагревание физика 11 класс изменение давления газовые законы
Для решения задачи нам нужно использовать закон Бойля-Мариотта и уравнение состояния идеального газа, которые связывают давление, объем и температуру газа. В данном случае мы будем работать с давлением и температурой при постоянном объеме.
Согласно уравнению состояния идеального газа:
P = nRT/V
где:
При нагревании газа на 1 К, давление увеличивается на 0,4% от первоначального значения. Это можно записать как:
ΔP = 0,004P0
где P0 - первоначальное давление.
Теперь, используя закон Gay-Lussac, который говорит, что при постоянном объеме давление газа пропорционально его температуре, мы можем записать следующее:
P0/T0 = P1/T1
где:
Подставим P1 в уравнение:
P0/T0 = (P0 + 0,004P0)/(T0 + 1)
Упростим это уравнение:
P0/T0 = P0(1 + 0,004)/(T0 + 1)
Теперь можно избавиться от P0 (при условии, что оно не равно нулю):
1/T0 = (1 + 0,004)/(T0 + 1)
Теперь умножим обе стороны на T0 (T0 не может быть равной нулю):
1 = (1 + 0,004)T0/(T0 + 1)
Умножим обе стороны на (T0 + 1):
T0 + 1 = (1 + 0,004)T0
Теперь раскроем скобки:
T0 + 1 = T0 + 0,004T0
Переносим T0 в правую часть:
1 = 0,004T0
Теперь найдём T0:
T0 = 1/0,004 = 250
Таким образом, температура газа в закрытом сосуде составляет 250 К.