ID: 00015701
Два одинаковых теплоизолированных сосуда соединены короткой трубкой с краном. Объём каждого сосуда $V=15$ л. В первом сосуде находится $\nu_1=1$ моль неона при температуре $T_1=360$ К; во втором — $\nu_2=3$ моль гелия при температуре $T_2$. Кран открывают. После установления равновесного состояния давление в сосудах $p=341$ кПа. Определите первоначальную температуру гелия $T_2$.
Ответ дайте в кельвинах, округлите до целых.
Источник: Сборник Гиголо
Сосуды теплоизолированы, газ при перемешивании работы не совершает — значит суммарная внутренняя энергия сохраняется. Неон и гелий оба одноатомные ($U=\tfrac{3}{2}\nu RT$), поэтому сохранение энергии даёт простую связь температур. А конечную общую температуру вытащим из уравнения состояния по известному давлению.
После открытия крана весь газ ($\nu_1+\nu_2=4$ моль) занимает объём $2V=0{,}03$ м³: $p\cdot 2V=(\nu_1+\nu_2)RT$, откуда $T=\dfrac{p\cdot 2V}{(\nu_1+\nu_2)R}=\dfrac{3{,}41\cdot 10^{5}\cdot 0{,}03}{4\cdot 8{,}31}\approx 307{,}8$ К.
$\nu_1T_1+\nu_2T_2=(\nu_1+\nu_2)T$. Отсюда $T_2=\dfrac{(\nu_1+\nu_2)T-\nu_1T_1}{\nu_2}=\dfrac{4\cdot 307{,}8-1\cdot 360}{3}\approx 290$ К.