Как изменится давление газа, если из баллона объемом 330 л, где находится кислород при температуре 294 К и давлении 0,3 МПа, откачать 206 г газа, а температура при этом понизится до 288 К?

Физика 11 класс Газовые законы давление газа изменение давления кислород объем баллона температура газа физика 11 класс откачка газа закон Бойля Идеальный газ газовые законы Новый

Чтобы ответить на вопрос, нам необходимо использовать уравнение состояния идеального газа, которое можно записать в виде:

P * V = n * R * T

где:

• P — давление газа (в Паскалях),
• V — объем газа (в кубических метрах),
• n — количество вещества газа (в молях),
• R — универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)),
• T — температура газа (в Кельвинах).

Давайте разберем задачу шаг за шагом:

1. Определим начальные условия:
   • Объем V = 330 л = 0.33 м³ (переводим литры в кубические метры).
   • Начальное давление P1 = 0.3 МПа = 300000 Па.
   • Начальная температура T1 = 294 К.
2. Вычислим начальное количество вещества (n1):

   Используем уравнение состояния для начальных условий:

   n1 = P1 * V / (R * T1)

   Подставим известные значения:

   n1 = (300000 Па) * (0.33 м³) / (8.314 Дж/(моль·К) * 294 К)

   После вычислений получаем n1 ≈ 40.5 моль.

3. Определим массу откачиваемого газа:

   Молярная масса кислорода (O2) составляет 32 г/моль. Теперь найдем количество вещества откачиваемого газа (n2):

   n2 = масса / молярная масса = 206 г / 32 г/моль ≈ 6.44 моль.

4. Вычислим новое количество вещества (n3):

   n3 = n1 - n2 = 40.5 моль - 6.44 моль ≈ 34.06 моль.

5. Определим новую температуру:

   Температура T2 = 288 К.

6. Вычислим новое давление (P2):

   Теперь используем уравнение состояния для новых условий:

   P2 = (n3 * R * T2) / V

   Подставляем известные значения:

   P2 = (34.06 моль * 8.314 Дж/(моль·К) * 288 К) / 0.33 м³

   После вычислений получаем P2 ≈ 267000 Па или 0.267 МПа.

Итак, давление газа после откачивания 206 г кислорода и понижения температуры до 288 К составит примерно 0.267 МПа.