Вариант 2.
1) изображённый график для данной массы идеального газа соответствует уравнению: a) pv=const; б) p/t=const в) v/t=const г) v=const.
2) при изотермическом сжатии газа его давление увеличилось с p1=4 кпа до p2=10 кпа, а объём уменьшился на δv = 2л. определите начальный объём v1 газа.
3) определите начальную температуру t0 идеального газа, находящегося в закрытом сосуде, если давление увеличивается на 0.2% от первоначального давления при нагревании газа на δt=1 c°.
Вариант а) pv = const: при данном уравнении, если объем уменьшается, то давление должно увеличиваться, и наоборот. Но на графике мы видим, что при увеличении объема, давление также увеличивается, что противоречит уравнению pv = const.
Вариант б) p/t = const: при данном уравнении, если температура увеличивается, то давление должно увеличиваться, и наоборот. Но на графике мы не видим зависимости между температурой и давлением.
Вариант в) v/t = const: при данном уравнении, если температура увеличивается, то объем должен увеличиваться, и наоборот. Но на графике мы видим, что при увеличении температуры, объем не меняется.
Остается вариант г) v = const: при данном уравнении, объем остается постоянным. И на графике мы видим, что при изменении давления и температуры, объем остается неизменным.
Таким образом, изображенный график соответствует уравнению г) v = const.
2) Для решения этой задачи нам нужно использовать закон Бойля-Мариотта, который гласит, что при изотермическом процессе давление и объем идеального газа связаны следующим образом: p1v1 = p2v2.
Мы знаем, что p1 = 4 кпа, p2 = 10 кпа и объем уменьшается на δv = 2 л. Пусть v1 - это начальный объем газа, и v2 - конечный объем.
Подставляем известные значения в формулу и решаем уравнение:
4 кпа * v1 = 10 кпа * (v1 - 2 л)
Раскрываем скобки:
4 кпа * v1 = 10 кпа * v1 - 20 кпа * л
Переносим все, что содержит v1, на одну сторону уравнения:
4 кпа * v1 - 10 кпа * v1 = - 20 кпа * л
Упрощаем:
-6 кпа * v1 = -20 кпа * л
Делим обе части уравнения на -6 кпа:
v1 = (-20 кпа * л) / (-6 кпа)
Упрощаем:
v1 = 20/6 л
Упрощаем дробь:
v1 = 10/3 л
Таким образом, начальный объем газа равен 10/3 л или примерно 3.33 л.
3) Для решения этой задачи мы должны использовать закон Гей-Люссака, который гласит, что при постоянном объеме давление и температура газа связаны следующим образом: p1/t1 = p2/t2.
Мы знаем, что давление увеличивается на 0.2% от первоначального давления и газ нагревается на δt = 1 °C. Пусть t0 - это начальная температура газа, и t2 - конечная температура.
Подставляем известные значения в формулу и решаем уравнение:
p1/t0 = (p1 + 0.2% * p1) / (t0 + δt)
Раскрываем процент:
p1/t0 = (p1 + 0.002 * p1) / (t0 + 1)
Упрощаем:
p1/t0 = (1.002 * p1) / (t0 + 1)
Переносим все, что содержит t0, на одну сторону уравнения:
p1 * (t0 + 1) = 1.002 * p1 * t0
Раскрываем скобки:
p1 * t0 + p1 = 1.002 * p1 * t0
Подставляем известное значение p1 = 4 кпа:
4 кпа * t0 + 4 кпа = 1.002 * 4 кпа * t0
Упрощаем:
4 кпа * t0 + 4 кпа = 4.008 кпа * t0
Переносим все, что содержит t0, на одну сторону уравнения:
4 кпа - 4.008 кпа * t0 = -4 кпа * t0
Делим обе части уравнения на -4 кпа:
-1 = t0 * (4.008 кпа - 4 кпа)
Упрощаем:
-1 = t0 * 0.008 кпа
Делим обе части уравнения на 0.008 кпа:
t0 = -1 / 0.008 кпа
Упрощаем:
t0 = -125 кпа
Таким образом, начальная температура газа равна -125 °C.