Изохорический процесс 3.1. Почему баллоны электрических ламп заполняют азотом при, пониженном давлении? Почему нагретая медицинская банка «присасывается» к телу? 3.2. Давление газа при 293 К равно 107 кПа. Каково будет давление газа, если его нагреть при постоянном объеме до 423 К? Охладить при постоянном объеме до 250 К? 3.3. Газ находится в баллоне при температуре 288 К и давлении 1,80 МПа. При какой температуре давление газа станет равным 1,55 МПа? Вместимость баллона считать неизменной. 3.4. Баллон электрической лампы при изготовлении заполняют азотом под давлением 50,65 кПа при температуре 288 К. Какова температура газа в горящей лампе, если давление в ней повысилось до 111 кПа? 3.5. При 33 °С манометр на баллоне с газом показывает 243,2 кПа. При какой температуре он покажет 202,6 кПа? Каково показание манометра при температуре -66 °С? Массу газа и вместимость баллона считать неизменными

3.1. Баллоны электрических ламп заполняют азотом при пониженном давлении, чтобы уменьшить теплопроводность газа и тем самым снизить тепловые потери. Кроме того, азот является инертным газом и не вступает в химические реакции с материалами лампы при высоких температурах. Медицинская банка «присасывается» к телу из-за создания в ней пониженного давления при нагревании. Когда банка остывает, давление внутри становится меньше атмосферного, и она присасывается к коже. 3.2. Для решения этой задачи используем закон Гей-Люссака для изохорического процесса (постоянный объем): $$\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}$$, где: $$P_1$$ = 107 кПа, $$T_1$$ = 293 K а) Нагрев до 423 K: $$\frac{107}{293} = \frac{P_2}{423}$$ $$P_2 = \frac{107 \cdot 423}{293} = 154.2 \text{ кПа}$$ б) Охлаждение до 250 K: $$\frac{107}{293} = \frac{P_2}{250}$$ $$P_2 = \frac{107 \cdot 250}{293} = 91.3 \text{ кПа}$$ 3.3. Используем закон Гей-Люссака: $$\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}$$, где: $$P_1$$ = 1,80 МПа, $$T_1$$ = 288 K, $$P_2$$ = 1,55 МПа $$\frac{1.80}{288} = \frac{1.55}{T_2}$$ $$T_2 = \frac{1.55 \cdot 288}{1.80} = 248 \text{ К}$$ 3.4. Используем закон Гей-Люссака: $$\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}$$, где: $$P_1$$ = 50,65 кПа, $$T_1$$ = 288 K, $$P_2$$ = 111 кПа $$\frac{50.65}{288} = \frac{111}{T_2}$$ $$T_2 = \frac{111 \cdot 288}{50.65} = 631.2 \text{ К}$$ 3.5. Используем закон Гей-Люссака: $$\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}$$, где: $$P_1$$ = 243,2 кПа, $$T_1$$ = 33 + 273,15 = 306,15 K а) $$P_2$$ = 202,6 кПа: $$\frac{243.2}{306.15} = \frac{202.6}{T_2}$$ $$T_2 = \frac{202.6 \cdot 306.15}{243.2} = 255.2 \text{ К}$$ б) $$T_2$$ = -66 + 273,15 = 207,15 K: $$\frac{243.2}{306.15} = \frac{P_2}{207.15}$$ $$P_2 = \frac{243.2 \cdot 207.15}{306.15} = 164.3 \text{ кПа}$$