Какова температура воздуха, если его масса остается неизменной, объем уменьшается до 1 л, а давление увеличивается до 2·10^5 Па, при условии что начальные температура, давление и объем равны 0 °С, 1,33·10^5 Па и 2 л соответственно? Воздух считать идеальным газом.

Физика 8 класс Газовые законы температура воздуха масса воздуха Объём газа давление газа Идеальный газ уравнение состояния физика 8 класс термодинамика изменение состояния газа газовые законы Новый

Для решения этой задачи мы будем использовать уравнение состояния идеального газа, которое выглядит следующим образом:

PV = nRT

где:

• P - давление газа,
• V - объем газа,
• n - количество вещества (моль),
• R - универсальная газовая постоянная (примерно 8.31 Дж/(моль·К)),
• T - температура в Кельвинах.

В данной задаче мы имеем два состояния газа: начальное и конечное. Мы можем записать уравнение состояния для обоих состояний:

1. Начальное состояние: P1 * V1 = n * R * T1
2. Конечное состояние: P2 * V2 = n * R * T2

Теперь подставим известные значения:

• Начальное давление (P1) = 1.33 * 10^5 Па
• Начальный объем (V1) = 2 л = 0.002 м³
• Начальная температура (T1) = 0 °C = 273.15 K
• Конечное давление (P2) = 2 * 10^5 Па
• Конечный объем (V2) = 1 л = 0.001 м³

Сначала найдем количество вещества (n) в начальном состоянии:

P1 * V1 = n * R * T1

Отсюда:

n = (P1 * V1) / (R * T1)

Теперь подставим значения:

n = (1.33 * 10^5 Па * 0.002 м³) / (8.31 Дж/(моль·К) * 273.15 K)

Рассчитаем n:

n ≈ (266) / (2270.48) ≈ 0.117 моль

Теперь, используя найденное количество вещества, можем перейти к конечному состоянию:

P2 * V2 = n * R * T2

Отсюда:

T2 = (P2 * V2) / (n * R)

Подставим известные значения:

T2 = (2 * 10^5 Па * 0.001 м³) / (0.117 моль * 8.31 Дж/(моль·К))

Рассчитаем T2:

T2 ≈ (200) / (0.97257) ≈ 205.5 K

Теперь переведем температуру в градусы Цельсия:

T2(°C) = T2(K) - 273.15

T2(°C) ≈ 205.5 - 273.15 ≈ -67.65 °C

Ответ: Температура воздуха при данных условиях составляет примерно -67.65 °C.