В баллоне объемом 30 литров содержится 1,5 кг азота при давлении 4 МПа. Какова температура газа?

Физика 10 класс Газовые законы физика 10 класс закон Бойля температура газа давление газа Идеальный газ уравнение состояния Объём газа азот термодинамика газовые законы Новый

Чтобы найти температуру газа, содержащегося в баллоне, мы можем воспользоваться уравнением состояния идеального газа, которое записывается в следующем виде:

PV = nRT

Где:

• P - давление газа (в паскалях),
• V - объем газа (в кубических метрах),
• n - количество вещества газа (в молях),
• R - универсальная газовая постоянная (8.31 Дж/(моль·К)),
• T - температура газа (в кельвинах).

Теперь давайте разберемся с данными, которые у нас есть:

• Давление P = 4 МПа = 4,000,000 паскалей (поскольку 1 МПа = 1,000,000 Па),
• Масса газа m = 1.5 кг.

Теперь нам нужно найти количество вещества газа n. Для этого мы используем формулу:

n = m / M

Где M - молярная масса газа. Для азота (N2) молярная масса составляет примерно 28 г/моль, что равно 0.028 кг/моль. Теперь подставим значения:

n = 1.5 кг / 0.028 кг/моль ≈ 53.57 моль.

Теперь мы можем подставить все известные значения в уравнение состояния идеального газа:

PV = nRT

Подставляем известные значения:

4,000,000 Па * 0.03 м³ = 53.57 моль * 8.31 Дж/(моль·К) * T

Теперь вычислим левую часть уравнения:

120,000 = 53.57 * 8.31 * T

Теперь найдем произведение на правой стороне:

53.57 * 8.31 ≈ 445.2

Теперь у нас есть уравнение:

120,000 = 445.2 * T

Решим его относительно T:

T = 120,000 / 445.2 ≈ 269.5 К.

Таким образом, температура газа в баллоне составляет примерно 269.5 К.