Решение задачи можно провести с использованием уравнения состояния идеального газа и закона Бойля-Мариотта.
Исходные данные:
- Начальное давление (p₀) = 1 × 10⁵ Па (или 1 атм, так как 1 атм ≈ 1,013 × 10⁵ Па);
- Начальный объем (V₀) = 546 л;
- Начальная температура (T₀) = 273 K;
- Конечная температура (T₁) = -230 °C = -230 + 273 = 43 K;
- Конечное давление (p₁) = 5 атм = 5 × 1,013 × 10⁵ Па.
По уравнению состояния идеального газа:
\[ \frac{p₀ \cdot V₀}{T₀} = \frac{p₁ \cdot V₁}{T₁} \]
где:
- \( p₀ \) и \( V₀ \) - начальное давление и объем,
- \( T₀ \) - начальная температура,
- \( p₁ \) и \( V₁ \) - конечное давление и объем,
- \( T₁ \) - конечная температура.
Теперь подставим известные значения в уравнение:
\[ \frac{1 \cdot 546}{273} = \frac{5 \cdot V₁}{43} \]
Упростим уравнение:
\[ \frac{546}{273} = \frac{5 \cdot V₁}{43} \]
Решая его, мы можем найти \( V₁ \):
- Сначала упростим \(\frac{546}{273} = 2\).
- Подставим это в уравнение:
\[ 2 = \frac{5 \cdot V₁}{43} \]
- Умножим обе стороны на 43:
\[ 86 = 5 \cdot V₁ \]
- Разделим на 5:
\[ V₁ = \frac{86}{5} = 17.2 \, \text{л}. \]
Таким образом, при охлаждении газа до температуры -230 °C и при давлении 5 атм, объем газа займёт 17.2 литра.