Для решения этой задачи используем закон Гей-Люссака, который описывает поведение идеального газа при постоянном давлении. Закон Гей-Люссака гласит, что объём газа при постоянном давлении прямо пропорционален его абсолютной температуре. Это можно выразить математически следующим образом:
[ \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} ]
где:
- ( V_1 ) и ( V_2 ) — начальный и конечный объёмы газа,
- ( T_1 ) и ( T_2 ) — начальная и конечная температуры газа в абсолютной шкале (в Кельвинах).
Начальная температура газа ( T_1 ) равна 0 градусов Цельсия. Чтобы перевести её в Кельвины, добавим 273.15:
[ T_1 = 0 + 273.15 = 273.15 \, \text{K} ]
Начальный объём ( V_1 ) равен 4 литра, а конечный объём ( V_2 ) равен 8 литров. Подставим эти значения в уравнение:
[ \frac{4}{273.15} = \frac{8}{T_2} ]
Решим уравнение для ( T_2 ):
[ T_2 = \frac{8 \times 273.15}{4} = 2 \times 273.15 = 546.3 \, \text{K} ]
Теперь переведём конечную температуру обратно в градусы Цельсия:
[ T_2 = 546.3 - 273.15 = 273.15 \, \text{°C} ]
Таким образом, при увеличении объёма газа с 4 до 8 литров при постоянном давлении и начальной температуре 0 градусов Цельсия, конечная температура газа станет 273.15 градусов Цельсия.