Стеклянная колба объемом 20 см^3 с узкой шейкой была нагрета до 150 с, затем шейку колбы отпустили в ртуть. при охлаждении воздуха в колбу вошло 40г ртути. до какой температуры охладился воздух?

Дано

V1=20 см^3=20*10^-6 м3

T1=150 С=423 К   

m=40г=40*10^-3кг.  

p=13600 кг/м^3. - Плотность ртути

Т2 - ?

РЕШЕНИЕ

произошел изобарный/изобарический процесс  ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ

по уравнению Менделеева-Клайперона

PV=vRT  или  V/T=vR/P

1 состояние воздуха

V1=20 см^3=20*10^-6 м3

Т1=150 С =423 К     =(150+273)=

P-давление нормальное 1 атм=10^5 Па

V1/T1= vR/P (1)

2 состояние воздуха

V2 =V1-Vртути =20*10^-6 м3-2.9412 *10^-6 м3  =17.0588*10^-6 м3  = 17*10^-6 м3 

Vртути =m/р =40*10^-3кг /13600 кг/м^3=2.9412 *10^-6 м3

V2/T2= vR/P (2)

в формулах (1) и (2) правые части равны, тогда приравняем левые части

V1/T1= V2/T2  отсюда T2= V2*T1/V1 =17*10^-6 м3 *423 К   / 20*10^-6 м3 =359.55 К =360 К (воздух охладился)

ответ    воздух охладился до 360 К (87 С)