Для решения этой задачи мы можем использовать закон Бойля-Мариотта, который утверждает, что для данного количества газа при постоянной температуре произведение давления и объёма остаётся постоянным. Однако в данном случае у нас изменяется объём и температура, что также можно описать с помощью уравнения состояния идеального газа.
Уравнение состояния идеального газа выглядит так: \[ PV = nRT \] где:
- \( P \) — давление,
- \( V \) — объём,
- \( n \) — количество молей газа,
- \( R \) — газовая постоянная,
- \( T \) — температура в кельвинах.
Так как давление в данной ситуации, вероятно, остаётся постоянным, можно использовать относительные изменения. Мы можем записать отношение начального и конечного объёмов и температур:
\[ \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} \]
где:
- \( V_1 = 12 \) л — начальный объём,
- \( T_1 \) — начальная температура,
- \( V_2 = 10 \) л — конечный объём,
- \( T_2 = T_1 - 45 \) (из-за охлаждения на 45К).
Подставим известные значения в уравнение:
\[ \frac{12}{T_1} = \frac{10}{T_1 - 45} \]
Теперь решим это уравнение. Умножим обе стороны на \( T_1(T_1 - 45) \):
\[ 12(T_1 - 45) = 10T_1 \]
Раскроем скобки:
\[ 12T_1 - 540 = 10T_1 \]
Переносим все члены с \( T_1 \) на одну сторону:
\[ 12T_1 - 10T_1 = 540 \]
Складываем:
\[ 2T_1 = 540 \]
Делим на 2:
\[ T_1 = 270 \text{ K} \]
Таким образом, начальная температура газа составляла 270 К.