Для решения задачи можно воспользоваться уравнением состояния идеального газа и законом Бойля-Мариотта. Сначала мы преобразуем все данные в стандартные единицы.
Дано:
- Начальный объем \( V_1 = 5 \, \text{л} = 0.005 \, \text{м}^3 \)
- Начальная температура \( T_1 = 27 \, \text{°C} = 27 + 273 = 300 \, \text{K} \)
- Давление \( P_1 = 101325 \, \text{Па} \) (нормальное атмосферное давление)
- Конечная температура \( T_2 = 220 \, \text{°C} = 220 + 273 = 493 \, \text{K} \)
- Объем увеличивается в два раза, то есть \( V_2 = 2 \times V_1 = 0.01 \, \text{м}^3 \)
Согласно закону Бойля-Мариотта и уравнению состояния идеального газа, мы можем записать:
\[ \frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2} \]
Отсюда можно выразить \( P_2 \):
\[ P_2 = P_1 \cdot \frac{V_2}{V_1} \cdot \frac{T_2}{T_1} \]
Подставим известные значения:
\[ P_2 = 101325 \, \text{Па} \cdot \frac{0.01 \, \text{м}^3}{0.005 \, \text{м}^3} \cdot \frac{493 \, \text{K}}{300 \, \text{K}} \]
Теперь вычислим:
- \( \frac{0.01}{0.005} = 2 \)
- \( \frac{493}{300} \approx 1.6433 \)
Теперь подставим это обратно:
\[ P_2 = 101325 \, \text{Па} \cdot 2 \cdot 1.6433 \approx 333163.57 \, \text{Па} \]
Таким образом, давление газа после нагревания и увеличения объема в два раза составит примерно \( 333164 \, \text{Па} \) или \( 3.33 \, \text{атм} \) (в переводе в атмосферное давление).