Поршень освобождается, и газ внутри расширяется, объем увеличивается, следовательно, по закону Шарля увеличивается и температура, верно? Но при этом давление уменьшится, а значит, по закону Гей-Люссака уменьшится и температура? Я очень запутался, какой закон я должен учитывать в этом случае и почему?
Ответ 1
Прежде чем применять какой-либо закон, первое, что нужно рассмотреть, — это условия, допущения и особые случаи (если таковые имеются).
Закон Чарльза требует постоянного давления. Если давление непостоянно, то вы не можете использовать этот закон. Здесь это применимо?
Для закона Гей-Люссака вам нужны фиксированная масса и фиксированный объем. Здесь это применимо?
Давление, объем, температура и масса влияют друг на друга. Два из них нужно зафиксировать, чтобы получить прямую пропорциональность между оставшимися двумя.
Ответ 2
Эти названные законы не применимы к вашему делу. Но уравнение идеального газа,pV=nRTpV=nRT, (что дает эти законы как частные случаи) применим (при условии, что плотность газа не слишком высока).
Теперь вы увидите, что у вас недостаточно информации, чтобы вывести, что происходит с температурой, используя уравнение идеального газа. Необходимая дополнительная информация обычно исходит из условий, при которых газ расширяется . Например, мы можем выпускать поршень очень медленно. Это позволит теплу поступать в газ через стенки цилиндра, поэтому температура газа практически не изменится. Это изотермическое расширение. С другой стороны, мы могли бы быстро выпустить поршень, так что тепло вряд ли могло бы проникнуть внутрь. Это адиабатическое расширение. В этом случае работа, которую совершает газ, выталкивая поршень, может происходить только за счет внутренней энергии газа, и его температура падает. Существует бесконечное множество различных условий, при которых газ мог бы расширяться.
