Для решения задачи воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
[ PV = nRT ]
где:
- ( P ) — давление газа,
- ( V ) — объем газа,
- ( n ) — количество молей газа,
- ( R ) — универсальная газовая постоянная,
- ( T ) — абсолютная температура.
Пусть изначально концентрация молекул газа была ( n_1 ) (количество молей), а температура ( T_1 ). В таком случае давление можно выразить как:
[ P_1 = \frac{n_1 R T_1}{V} ]
Теперь, согласно условию задачи, концентрация газа увеличена вдвое, то есть:
[ n_2 = 2n_1 ]
Температура газа уменьшена в 4 раза:
[ T_2 = \frac{T_1}{4} ]
Теперь можем определить новое давление ( P_2 ):
[ P_2 = \frac{n_2 R T_2}{V} = \frac{(2n_1) R \left(\frac{T_1}{4}\right)}{V} = \frac{2n_1 R T_1}{4V} = \frac{n_1 R T_1}{2V} ]
Теперь найдем, во сколько раз уменьшилось давление:
[ \frac{P_2}{P_1} = \frac{\frac{n_1 R T_1}{2V}}{\frac{n_1 R T_1}{V}} = \frac{1}{2} ]
Таким образом, новое давление ( P_2 ) в 2 раза меньше начального давления ( P_1 ).
Ответ: давление газа уменьшилось в 2 раза.