Для решения задачи нам необходимо воспользоваться уравнением состояния идеального газа и формулой для работы, совершаемой газом при изобарном процессе. В данном случае мы будем считать, что процесс нагревания газа происходит при постоянном давлении.

Шаг 1: Определим работу, совершаемую газом.

Работа, совершаемая при изобарном процессе, рассчитывается по формуле:

где W - работа, P - давление, ΔV - изменение объема.

Шаг 2: Найдем изменение температуры.

Температура изменяется от 273K до 473K, следовательно:

Шаг 3: Определим количество теплоты, переданное газу.

Используем уравнение для количества теплоты при нагревании идеального газа:

где Q - количество теплоты, n - количество молей газа, C - удельная теплоемкость при постоянном давлении (для кислорода C ≈ 29 Дж/(моль·К)),ΔT - изменение температуры.

Шаг 4: Воспользуемся законом сохранения энергии.

При нагревании газа работа, совершаемая над газом, равна количеству теплоты, переданному газу:

Таким образом, получаем:

Шаг 5: Подставим известные значения и найдём количество молей газа.

Подставим значения в уравнение:

Отсюда:n = 16000 / (29 * 200)n ≈ 2.75 моль

Шаг 6: Определим массу кислорода.

Масса газа рассчитывается по формуле:

где M - молярная масса кислорода (O2) составляет примерно 32 г/моль.

Теперь подставим значение n:

Таким образом, масса кислорода в цилиндре составляет примерно 88 граммов.