Feladat: 39. fizika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Fritsch I. ,  Lányi (Langer) Péter ,  Náray Szabó Gábor ,  Pellionisz András ,  Szilvásy I. ,  Szőts Miklós ,  Tátrallyay M. 
Füzet: 1960/szeptember, 43. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Izotermikus állapotváltozás (Boyle--Mariotte-törvény), Ideális gáz állapotegyenlete, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1960/január: 39. fizika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Legyen a tartályba préselt levegő térfogata légköri nyomáson xcm3. Ekkor a tartályban annyi levegő van, amennyi 1atm nyomáson (420+x)cm3 térfogatot foglalna el. Ez a gázmennyiség alakult át 420cm3 térfogatú és 12at nyomású gázzá. Tekintve, hogy a folyamat izotermikus, érvényes Boyle‐Mariotte törvénye:
(420+x)1,033=42012,
innen x=4459cm3, tehát x/84=53,08-szor kell a dugattyút lenyomni.
 

Lányi (Langer) Péter (Bp., Ybl Miklós techn. III. o. t.)
 

Megjegyzés: A feladat érdekes általánosítását kaphatjuk a következő molekulárkinetikai meggondolással. Legyen a recipiens térfogata v, a hengeré V, a recipiensben uralkodó nyomás p, az előállítandó nyomás x. Ismeretes, hogy a nyomást a gázok molekuláinak az edény falára való időegység alatti ütközéseinek átlagos száma határozza meg. Ez ‐ azonos hőmérsékleten ‐ egyenesen arányos a molekulák számával. Ha tehát a recipiensben a molekulák számát megfelelő módon növeljük, a nyomás eléri a kívánt értéket. Egy móltérfogatú, normál állapotú (1atm , 0C) gázban N=6,0241023 számú molekula van, vagyis a recipiensben levő molekulák száma Npv/22,41, a légsűrítőben levő molekulák száma NV/22,41, a fentiek értelmében a kívánt nyomáson jelenlevő molekulák száma Nxv/22,41. Ha a dugattyú minden benne levő levegőmolekulát képes a recipiensbe nyomni, az N(x-p)V/22,41-nyi molekulaszám növelést
vN(x-p)22,41:VN22,41=v(x-p)V
számú dugattyúlenyomással érjük el. Az adatok behelyettesítésével a fenti értéket kapjuk.
 

Náray-Szabó Gábor (Bp., József A. gimn. III. o. t.)