Для решения этой задачи воспользуемся уравнением идеального газа ( pV = nRT ), где ( p ) — давление, ( V ) — объем, ( n ) — количество вещества, ( R ) — универсальная газовая постоянная, ( T ) — абсолютная температура в кельвинах.
Пусть начальные условия газа обозначаются через ( p_1, V_1, T_1 ), а конечные условия через ( p_2, V_2, T_2 ). Из условий задачи известно:
- ( V_2 = 0.6V_1 ) (уменьшение объема на 40%),
- ( T_2 = T_1 - 84 ) (понижение температуры на 84 градуса Цельсия),
- ( p_2 = 1.2p_1 ) (увеличение давления на 20%).
Подставим эти данные в уравнение идеального газа для начального и конечного состояний:
[ p_1V_1 = nRT_1 ]
[ p_2V_2 = nRT_2 ]
Теперь подставим выражения для ( p_2 ), ( V_2 ) и ( T_2 ):
[ 1.2p_1 \times 0.6V_1 = nR(T_1 - 84) ]
[ 0.72p_1V_1 = nR(T_1 - 84) ]
Разделим обе части последнего уравнения на ( nR ) и выразим ( T_1 ):
[ \frac{0.72p_1V_1}{nR} = T_1 - 84 ]
[ \frac{p_1V_1}{nR} = T_1 ]
[ 0.72T_1 = T_1 - 84 ]
Теперь решим это уравнение для ( T_1 ):
[ 0.72T_1 = T_1 - 84 ]
[ 0.72T_1 - T_1 = -84 ]
[ -0.28T_1 = -84 ]
[ T_1 = \frac{84}{0.28} ]
[ T_1 = 300 \text{ К} ]
Таким образом, начальная температура газа составляла 300 Кельвинов, что эквивалентно 27 градусам Цельсия (поскольку 0 градусов Цельсия соответствует 273.15 К).