Question

Ученику требуется экспериментально установить зависимость давления газа в сосуде от его объёма. В его распоряжении пять сосудов с манометрами, заполненных различными газами при разных температурах (см. таблицу). Массы газов во всех сосудах одинаковы. Какие два сосуда следует выбрать для проведения исследования?

| № сосуда | Объём, л | Температура, К | Газ |
|---|---|---|---|
| 1 | 8 | 300 | неон |
| 2 | 10 | 180 | аргон |
| 3 | 8 | 320 | аргон |
| 4 | 12 | 300 | неон |
| 5 | 6 | 280 | аргон |

Accepted Answer

14

Answer

Идея решения: чтобы выявить влияние объёма на давление, необходимо исключить влияние других факторов — температуры и типа газа должны оставаться неизменными.

Применим уравнение состояния идеального газа:

$$pV = nRT = \frac{m}{M}RT$$

где $m$ — масса газа (одинакова для всех сосудов), $M$ — молярная масса, $R$ — газовая постоянная, $T$ — температура.

Давление выражается как:

$$p = \frac{m}{M} \cdot \frac{RT}{V}$$

При фиксированных $m$, $M$ и $T$ давление обратно пропорционально объёму: $p \propto \frac{1}{V}$.

Проверим условия для каждой пары:

- **Сосуды 1 и 4**: неон, $T = 300$ К, объёмы 8 л и 12 л. Газ и температура совпадают, объёмы различаются. ✓
- **Сосуды 1 и 3**: разные газы (неон и аргон), разные температуры (300 К и 320 К) — не подходит.
- **Сосуды 2 и 5**: оба аргон, но температуры 180 К и 280 К различны — не подходит.

Сосуды 1 и 4 удовлетворяют условию: одинаковый газ, одинаковая температура, разные объёмы.

№ сосуда	Объём, л	Температура, К	Газ
1	8	300	неон
2	10	180	аргон
3	8	320	аргон
4	12	300	неон
5	6	280	аргон

Задание №20Методы научного познанияЕГЭ по физике