Почему в газовых законах температуру берут в кельвинах, а не в градусах Цельсия?

При постоянном объёме давление, а при постоянном давлении объём идеального газа пропорциональны абсолютной температуре, отсчитанной от абсолютного нуля. Ноль шкалы Цельсия условный, и отношения в °C дают неверный ответ: нагрев с 10 °C до 20 °C увеличивает абсолютную температуру не вдвое, а в (293)/(283) ≈ 1,04 раза. Перевод: T = t + 273.

Как найти давление газа после соединения двух баллонов?

Если температура не меняется и газ не уходит наружу, сохраняется сумма произведений давления на объём: p(V_1+V_2) = p_1V_1+p_2V_2, где p_1, V_1 и p_2, V_2 — давление и объём в первом и втором баллонах до соединения. Например, для 1 л при 300 кПа и 2 л при 150 кПа: p = (300· 1+150· 2)/(1+2) = (600)/(3) = 200 кПа.

← Все темы: Физика

Физика · теория к ЕНТ

Газовые законы и уравнение состояния

Газовые законы связывают давление, объём, температуру и массу газа. На них решаются задачи о баллонах, резервуарах и изопроцессах.

Потренировать эту темуС полным доступом — тренировка по этой теме, без него — бесплатный тест по предмету.

Что проверяет ЕНТ по этой теме

Раздел: 02 Тепловая физика

Пункт спецификации НЦТ: 07 Газовые законы

По нашей оценке, в варианте в среднем 1–2 задания по этой теме из 40.

Спецификация ЕНТ 2026 по этому предмету: темы и задания

Что нужно уметь

Применять уравнение Менделеева — Клапейрона для расчёта давления, объёма, температуры или массы газа
Различать изопроцессы, применять их законы и читать графики в осях p–V, p–T, V–T
Находить параметры газа при изменении его массы и при смешивании газов

Кратко о главном

Уравнение состояния. Для идеального газа pV = \frac{m}{M}RT: p — давление, Па; V — объём, м³; m — масса, кг; M — молярная масса, кг/моль; T — температура, К; R \approx 8{,}31 Дж/(моль·К).
Объединённый закон. Если масса газа не меняется: \frac{p_1V_1}{T_1} = \frac{p_2V_2}{T_2}.
Изотермический процесс. При постоянных m и T pV = \text{const} (закон Бойля — Мариотта); в осях p–V — гипербола.
Изобарный процесс. При постоянных m и p \frac{V}{T} = \text{const} (закон Гей-Люссака); в осях V–T — прямая, продолжение которой идёт через начало координат.
Изохорный процесс. При постоянных m и V \frac{p}{T} = \text{const} (закон Шарля); в осях p–T — прямая, продолжение которой идёт через начало координат.
Шкала Кельвина. T = t + 273 (точнее, 273{,}15), где t — температура в °C. В газовые законы подставляют T в кельвинах.
Смешивание газов. Если температура постоянна и газ не уходит наружу: p(V_1+V_2) = p_1V_1+p_2V_2.

Задания с разбором

Из банка заданий ENTLab, не из вариантов НЦТ. Сначала попробуй решить, потом открой разбор.

Резервуар заполнили метаном массой 60 кг до давления 800 кПа при температуре 300 К. После расхода части газа давление в резервуаре при температуре 250 К стало 400 кПа. Масса метана, оставшегося в резервуаре, равна

A)30 кг
B)25 кг
C)36 кг
D)24 кг

Ответ и разбор

Верный ответ: C

Объём резервуара постоянен, поэтому из pV = \frac{m}{M}RT следует, что масса газа пропорциональна \frac{p}{T}: \frac{m_2}{m_1} = \frac{p_2T_1}{p_1T_2}. Отсюда m_2 = \frac{60\cdot 400\cdot 300}{800\cdot 250} = 36 кг. Ошибки: 30 кг — не учтено изменение температуры: \frac{60\cdot 400}{800} = 30 кг; 25 кг — перевёрнуто отношение температур: \frac{60\cdot 400\cdot 250}{800\cdot 300} = 25 кг; 24 кг — найдена масса израсходованного газа 60-36 = 24 кг, а спрошена оставшаяся.

Баллон объёмом 2 л, в котором аргон находится под давлением 400 кПа, соединили трубкой с баллоном объёмом 3 л, в котором аргон находится под давлением 50 кПа. Температура не меняется. Установившееся давление аргона в баллонах равно

A)160 кПа
B)225 кПа
C)260 кПа
D)190 кПа

Ответ и разбор

Верный ответ: D

Количество аргона сохраняется, а при T = \text{const} сохраняется сумма произведений pV: p(V_1+V_2) = p_1V_1+p_2V_2. Отсюда p = \frac{400\cdot 2+50\cdot 3}{2+3} = \frac{950}{5} = 190 кПа. Ошибки: 160 кПа — учтён только газ первого баллона: \frac{400\cdot 2}{5} = 160 кПа; 225 кПа — взято среднее арифметическое давлений \frac{400+50}{2} без учёта разных объёмов; 260 кПа — при усреднении перепутаны объёмы: \frac{400\cdot 3+50\cdot 2}{5} = 260 кПа.

Типичные ошибки

Подставляют температуру в градусах Цельсия и считают отношение \frac{T_2}{T_1} по °C. Сначала переведи в кельвины: T = t + 273.
Переворачивают отношение. При V = \text{const} масса газа пропорциональна \frac{p}{T}: при том же давлении в холодном сосуде газа больше. Проверяй ответ по смыслу.
Применяют \frac{p_1V_1}{T_1} = \frac{p_2V_2}{T_2}, когда газ выпускают или накачивают. Если масса меняется, пиши pV = \frac{m}{M}RT для каждого состояния.
Не переводят единицы в уравнении состояния: литры в м³ (1 л = 10^{-3} м³), кПа в Па, г/моль в кг/моль. В отношениях одинаковые единицы сокращаются.

Вопросы по теме

Почему в газовых законах температуру берут в кельвинах, а не в градусах Цельсия?: При постоянном объёме давление, а при постоянном давлении объём идеального газа пропорциональны абсолютной температуре, отсчитанной от абсолютного нуля. Ноль шкалы Цельсия условный, и отношения в °C дают неверный ответ: нагрев с 10 °C до 20 °C увеличивает абсолютную температуру не вдвое, а в \frac{293}{283} \approx 1{,}04 раза. Перевод: T = t + 273.
Как найти давление газа после соединения двух баллонов?: Если температура не меняется и газ не уходит наружу, сохраняется сумма произведений давления на объём: p(V_1+V_2) = p_1V_1+p_2V_2, где p_1, V_1 и p_2, V_2 — давление и объём в первом и втором баллонах до соединения. Например, для 1 л при 300 кПа и 2 л при 150 кПа: p = \frac{300\cdot 1+150\cdot 2}{1+2} = \frac{600}{3} = 200 кПа.

Потренировать эту тему

ENTLab пишет теорию своими словами на основе спецификации НЦТ. Мы не НЦТ и никак с ним не связаны.