При переходе газа определённой массы из одного состояния в другое его давление уменьшается, а температура увеличивается. Как изменяется его объём?

При переходе газа из одного состояния в другое, если его давление уменьшается, а температура увеличивается, то для анализа изменения объема можно использовать уравнение состояния идеального газа:

где:

• $P$ — давление,
• $V$ — объем,
• $n$ — количество вещества (остаётся постоянным, если масса газа не меняется),
• $R$ — универсальная газовая постоянная,
• $T$ — температура (в Кельвинах).

Анализ изменений

1. Давление $P$ уменьшается. Это говорит о том, что молекулы газа испытывают меньшее число столкновений со стенками сосуда на единицу площади.
2. Температура $T$ увеличивается. Это означает, что средняя кинетическая энергия молекул газа возрастает.

Как изменяется объем?

Перепишем уравнение состояния в виде:

Поскольку количество газа $n$ остаётся неизменным, а $R$ — постоянная, можно проанализировать зависимость:

• Температура $T$ увеличивается, следовательно, числитель в выражении для $V$ становится больше.
• Давление $P$ уменьшается, что увеличивает значение дроби.
• Оба этих фактора приводят к увеличению объема $V$.

Вывод:

Объем газа увеличивается, так как уменьшение давления и увеличение температуры работают в одном направлении, способствуя расширению газа.