Как изменится давление водорода, если его нагреть от 400 К до 10^5 К, при этом молекулы водорода распадутся на атомы, а объем и масса останутся неизменными?

Физика 9 класс Термодинамика давление водорода нагрев водорода температура 400 К температура 10^5 К молекулы водорода атомы водорода объем неизменен масса неизменна Новый

Чтобы понять, как изменится давление водорода при нагревании от 400 K до 10^5 K, нужно вспомнить закон Бойля-Мариотта и уравнение состояния идеального газа.

Шаг 1: Уравнение состояния идеального газа

Уравнение состояния идеального газа выглядит следующим образом:

PV = nRT,

где:

• P - давление газа,
• V - объем газа,
• n - количество вещества (в молях),
• R - универсальная газовая постоянная,
• T - температура в кельвинах.

В нашем случае объем (V) и масса (m) остаются неизменными. Это значит, что количество вещества (n) также не изменится, так как масса газа не меняется при нагревании.

Шаг 2: Влияние температуры на давление

Из уравнения состояния идеального газа видно, что при постоянном объеме и количестве вещества давление пропорционально температуре:

P = (nRT) / V.

Это означает, что если мы увеличим температуру (T), то давление (P) также увеличится, при условии, что объем и количество вещества остаются неизменными.

Шаг 3: Изменение температуры

Теперь давайте рассмотрим изменение температуры:

• Начальная температура T1 = 400 K.
• Конечная температура T2 = 10^5 K.

Шаг 4: Определение отношения давлений

Мы можем найти отношение давлений при двух температурах:

P2 / P1 = T2 / T1.

Таким образом, если мы обозначим P1 как начальное давление, а P2 как конечное давление, мы можем выразить P2:

P2 = P1 * (T2 / T1).

Шаг 5: Подстановка значений

Теперь подставим известные значения:

• T1 = 400 K,
• T2 = 10^5 K.

Подставляя в формулу, получаем:

P2 = P1 * (10^5 K / 400 K).

Это упростится до:

P2 = P1 * 250.

Вывод:

Таким образом, давление водорода увеличится в 250 раз при нагревании от 400 K до 10^5 K, при условии, что объем и масса остаются неизменными.