Чтобы определить температуру газа, в данном случае азота, воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
\[ PV = nRT \]
где:
- \( P \) — давление (в паскалях),
- \( V \) — объем (в кубических метрах),
- \( n \) — количество молей газа,
- \( R \) — универсальная газовая постоянная (\( R \approx 8.31 \, \text{Дж/(моль·К)} \)),
- \( T \) — температура (в кельвинах).
Сначала преобразуем данные в нужные единицы. Давление уже дано в мегапаскалях, поэтому преобразуем его в паскали:
\[ P = 0.2 \, \text{МПа} = 0.2 \times 10^6 \, \text{Па} = 200000 \, \text{Па} \]
Объем необходимо перевести из сантиметров в метры:
\[ V = 830 \, \text{см}^3 = 830 \times 10^{-6} \, \text{м}^3 = 0.00083 \, \text{м}^3 \]
Теперь найдем количество молей газа \( n \). Молярная масса азота (N₂) составляет приблизительно 28 г/моль, следовательно, для 2 г азота:
\[ n = \frac{2 \, \text{г}}{28 \, \text{г/моль}} = \frac{2}{28} \approx 0.0714 \, \text{моль} \]
Теперь подставим все значения в уравнение состояния идеального газа и решим его относительно температуры \( T \):
\[ 200000 \times 0.00083 = 0.0714 \times 8.31 \times T \]
Посчитаем левую часть:
\[ 200000 \times 0.00083 = 166 \, \text{Па·м}^3 \]
Теперь подставим это значение:
\[ 166 = 0.0714 \times 8.31 \times T \]
Теперь найдем произведение молей и газовой постоянной:
\[ 0.0714 \times 8.31 \approx 0.593 \]
Теперь у нас есть:
\[ 166 = 0.593 \times T \]
И решаем это уравнение для \( T \):
\[ T = \frac{166}{0.593} \approx 279.4 \, \text{К} \]
Таким образом, температура азота при заданных условиях составляет примерно 279.4 К.