Для решения этой задачи мы можем воспользоваться уравнением состояния идеального газа, которое выглядит следующим образом:
\[ PV = nRT, \]
где:
- \( P \) — давление (Па),
- \( V \) — объем (м³),
- \( n \) — количество вещества (моль),
- \( R \) — универсальная газовая постоянная (примерно \( 8.31 \, \text{Дж/(моль·К)} \)),
- \( T \) — температура (К).
Находим количество вещества \( n \), используя формулу:
\[ n = \frac{m}{M}, \]
где:
- \( m \) — масса газа (кг),
- \( M \) — молярная масса кислорода (O₂), которая составляет примерно \( 32 \, \text{г/моль} \) или \( 0.032 \, \text{кг/моль} \).
Подставим данные в формулы:
Находим количество вещества: \[ n = \frac{2 \times 10^{-2} \, \text{кг}}{0.032 \, \text{кг/моль}} = 0.625 \, \text{моль}. \]
Теперь подставим известные значения в уравнение состояния:
- \( P = 10^5 \, \text{Па}\),
- \( V = 2 \times 10^{-3} \, \text{м}^3\).
Таким образом, можем записать уравнение: \[ 10^5 \cdot (2 \times 10^{-3}) = 0.625 \cdot 8.31 \cdot T. \]
Упростим левую часть: \[ 200 = 0.625 \cdot 8.31 \cdot T. \]
Теперь рассчитаем \( 0.625 \cdot 8.31 \): \[ 0.625 \times 8.31 \approx 5.19. \]
Подставим это значение: \[ 200 = 5.19 \cdot T. \]
Теперь найдем температуру \( T \): \[ T = \frac{200}{5.19} \approx 38.5 \, \text{К}. \]
Таким образом, температура кислорода составляет примерно \( 38.5 \, \text{К} \).