Как меняется объем, плотность и внутренняя энергия идеального газа при пониженной температуре, если давление газа

Если давление идеального газа остается неизменным, а температура понижается, то объем, плотность и внутренняя энергия газа будут изменяться следующим образом:

1. Изменение объема: Согласно закону Бойля-Мариотта, при постоянном давлении объем идеального газа обратно пропорционален его температуре. Иными словами, по мере понижения температуры, объем газа будет уменьшаться. Это можно представить следующей формулой:

\[V_1 / T_1 = V_2 / T_2\]

Где \(V_1\) и \(T_1\) - изначальный объем и температура газа, \(V_2\) и \(T_2\) - итоговый объем и температура газа.

2. Изменение плотности: Плотность газа определяется отношением его массы к объему. При неизменном давлении, при понижении температуры, объем газа уменьшается, а масса остается неизменной. Следовательно, плотность газа будет увеличиваться. Математически это можно представить как:

\[ \rho_1 = m / V_1\] и \[\rho_2 = m / V_2\]

Где \(\rho_1\) и \(\rho_2\) - исходная и конечная плотность газа, \(m\) - масса газа.

3. Изменение внутренней энергии: Внутренняя энергия идеального газа зависит от его температуры. При понижении температуры, внутренняя энергия газа будет уменьшаться. Для идеального газа, это изменение может быть представлено следующим уравнением:

\[ \Delta U = nC_v\Delta T\]

Где \(\Delta U\) - изменение внутренней энергии газа, \(n\) - количество вещества газа, \(C_v\) - молярная теплоемкость при постоянном объеме, \(\Delta T\) - изменение температуры.

В итоге, объем газа будет уменьшаться, плотность газа будет увеличиваться, а внутренняя энергия газа будет уменьшаться при понижении температуры при условии постоянного давления.