применим уравнение клапейрона-менделеева для начального состояния газов в различных сосудах и конечного состояния после соединения сосудов:
⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪p1v1=m1mrt(1)p2v2=m2mrt(2)p(v1+v2)=m1+m2mrt(3)
сложим уравнения (1) и (2), тогда получим следующее равенство:
p1v1+p2v2=m1+m2mrt
у полученного равенства и уравнения (3) равны правые части, значит равны и левые, то есть:
p1v1+p2v2=p(v1+v2)
по условию объем первого сосуда в 3 раза меньше объема второго (v2=3v1), поэтому:
p1v1+3p2v1=4pv1
p1+3p2=4p(4)
вернёмся к системе уравнений. если поделить обе части каждого уравнения на соответствующую массу, то получим такую систему (так как плотность газа — это отношение массы газа к объему):
⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪p1=ρ1mrtp2=ρ2mrtp=ρmrt
с учётом этого формула (4) примет вид:
ρ1mrt+3ρ2mrt=4ρmrt
ρ1+3ρ2=4ρ
ρ=ρ1+3ρ24
посчитаем ответ:
ρ=30+3⋅204=22,5кг/м3≈0,023г/см3
