Для решения задачи применим закон Бойля-Мариотта и уравнение состояния идеального газа.
При изохорном (постоянном объеме) нагревании газа изменяется только температура и давление. У нас есть следующая информация:
- Изменение температуры (\( \Delta T \)) = 30 К
- Изменение давления, выраженное в процентах = 6,0%
Сначала переведем процентное изменение давления в абсолютное изменение. Если обозначить начальное давление как \( P_1 \), то:
\[ P_2 = P_1 + 0.06 P_1 = 1.06 P_1 \]
Согласно закону Бойля-Мариотта, для данного объема и количества вещества газа при постоянном объеме справедливо:
\[ \frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2} \]
Где \( T_1 \) и \( T_2 \) — абсолютные temperatures (в Кельвинах) начальная и конечная температуры соответственно.
Так как \( \Delta T = T_2 - T_1 = 30 \) К, то:
\[ T_2 = T_1 + 30 \]
Подставим это в уравнение состояния:
\[ \frac{P_1}{T_1} = \frac{1.06 P_1}{T_1 + 30} \]
Упрощая это уравнение, можем избавиться от \( P_1 \) (при условии, что оно не равно нулю):
\[ \frac{1}{T_1} = \frac{1.06}{T_1 + 30} \]
Перекрестно умножим:
\[ T_1 + 30 = 1.06 T_1 \]
Теперь соберем все \( T_1 \)-слагаемые вместе:
\[ 30 = 1.06 T_1 - T_1 \]
\[ 30 = 0.06 T_1 \]
Теперь разделим обе стороны на 0.06 для нахождения начальной температуры:
\[ T_1 = \frac{30}{0.06} = 500 \text{ K} \]
Таким образом, начальная температура газа \( T_1 \) составляет 500 К.
