В сосуде емкостью 4 л находится газ под давлением 6 • 105 Па. Газ изотермически расширяется до объема, равного 12 л. Затем при изохорном нагревании его температура увеличивается в 3 раза. Найдите давление газа в конце процесса.
от

1 Ответ

дано:  
объем V1 = 4 л = 0,004 м³,  
давление P1 = 6 * 10^5 Па,  
объем V2 = 12 л = 0,012 м³.  
Температура увеличивается в 3 раза.

найти:  
давление P2 в конце процесса.

решение:  
На первом этапе газ изотермически расширяется. В этом случае для идеального газа выполняется уравнение состояния:

P1 * V1 = n * R * T1,
P2 * V2 = n * R * T1.

Так как процесс изотермический, температура остается постоянной. Мы можем записать соотношение между давлениями и объемами:

P1 * V1 = P2 * V2.

Теперь выразим P2:

P2 = P1 * (V1 / V2).

Подставим известные значения:

P2 = 6 * 10^5 Па * (0,004 м³ / 0,012 м³).

Упрощаем расчет:

P2 = 6 * 10^5 Па * (1/3) = 2 * 10^5 Па.

На втором этапе происходит изохорное нагревание, при котором температура увеличивается в 3 раза. Так как объем остается постоянным, мы используем закон Бойля-Мариотта для нового состояния:

P2 / T2 = P1 / T1.

Температура T2 будет равна 3 * T1. Подставляем это значение:

P2 / (3 * T1) = P1 / T1.

Сократив T1, получаем:

P2 = 3 * P1.

Теперь подставим P1:

P2 = 3 * (2 * 10^5 Па) = 6 * 10^5 Па.

ответ:  
давление газа в конце процесса составит 6 * 10^5 Па.
от