Два баллона с кислородом вместимостью 6 и 8 л соединены трубкой с закрытым краном. Давление кислорода в первом баллоне 56 кПа, во втором — 103,6 кПа. Какое установится давление в баллонах после открытия крана?
от

1 Ответ

дано:  
Объем первого баллона V1 = 6 л = 0,006 м³  
Давление в первом баллоне P1 = 56 кПа = 56000 Па  

Объем второго баллона V2 = 8 л = 0,008 м³  
Давление во втором баллоне P2 = 103,6 кПа = 103600 Па  

найти:  
Давление P_final, которое установится в обоих баллонах после открытия крана.  

решение:  
При открытии крана воздух из двух баллонов будет равномерно распределяться, поэтому можем использовать закон сохранения массы (или объема) для идеального газа. Общее количество вещества (в моль) в системе сохраняется.

Сначала найдем общее количество газа в каждом баллоне до открытия крана. Используем формулу:  
n = P * V / (R * T)  

Для упрощения расчетов мы можем воспользоваться относительными давлениями и объемами без необходимости вычисления температуры и постоянной R. Мы просто посчитаем общий «газовый продукт» для каждого баллона:

n1 = P1 * V1 = 56000 Па * 0,006 m³ = 336  
n2 = P2 * V2 = 103600 Па * 0,008 m³ = 828,8  

Теперь найдем общее количество газа в системе:  
n_total = n1 + n2 = 336 + 828,8 = 1164,8  

Общий объем системы:  
V_total = V1 + V2 = 0,006 m³ + 0,008 m³ = 0,014 m³  

Теперь можем найти конечное давление P_final по формуле:  
P_final = n_total / V_total  

Используя пропорции:  
P_final = (P1 * V1 + P2 * V2) / (V1 + V2)  
P_final = (56000 Па * 0,006 m³ + 103600 Па * 0,008 m³) / 0,014 m³  

Теперь подставим значения и приведем к общему знаменателю:  
P_final = (336 + 828,8) / 0,014  
P_final = 1164,8 / 0,014  
P_final ≈ 83171,43 Па  

Преобразуем к кПа:  
P_final ≈ 83,17 кПа  

ответ:  
После открытия крана давление в баллонах установится примерно на уровне 83,17 кПа.
от