Вообще раздел термодинамики один из самых обширных. И достаточно сложных для понимания. Процессы передачи теплоты, изменения давления и температуры взаимозависимы и обусловлены типом этого процесса. Нужно уточнение исходных данных!
Эта задача не имеет в принципе решения и потому лишена смысла! Кинетическое уравнение в решении записано принципиально неправильно. Скорость этой химической реакции никогда, ни при каких условиях не пропорциональна давлению метана в первой степени и давлению кислорода в квадрате! И вообще, по стехиометрическому уравнению химической реакции нельзя записывать кинетическое уравнение. Иначе, например, в случае реакции бутана с кислородом 2С4Н10 + 13О2 = 8СО2 + 10Н2О получается, что увеличение давления кислорода в два раза приведет к увеличению скорости в 2^13 = 8192 раза? Это явный абсурд. А ведь бывают и значительно большие коэффициенты! Реакция метана с кислородом радикально-цепная, причем с разветвлением цепей. Это значит, что для нее при некоторых давлениях и температурах увеличение давления кислорода (или метана) вообще никак на скорость не повлияет, а в других условиях малейшее увеличение (на доли процента) давления кислорода (или метана) вызовет взрыв! Именно за исследования в 1920-х - 1930-х годах механизма таких реакций Н.Н.Семенов и С.Хинешелвуд получили в 1956 году Нобелевскую премию по химии. И не обязательно реакция должна быть разветвленно-цепной. Например, механизм и кинетику реакции 3H2 + N2 = 2NH3 изучали десятки лет сотни исследователей (и за нее в 2007 году Герхард Эртль тоже получил Нобелевскую премию по химии). Так вот, ни при каких условиях скорость этой реакции не была пропорционально давлению азота в первой степени и давлению водорода в кубе! Мне казалось, что из школьных учебников и из заданий ЕГЭ эту ошибку давно исключили.
Ну у него было несколько законов (в те далёкие времена учёные могли позволить себе роскошь успешно заниматься разными науками)... Но тут, скорее всего, речь о парциальных давлениях газов.
Звучит просто: давление в смеси газов равно сумме парциальных давлений каждого из газов.
Пример такой смеси - воздух. В котором намешано до фига всего, но в основном это азот, кислород и аргон (давление остальных газов ничтожно мало по сравнению с этими). То есть 1 атмосфера давления складывается как сумма давлений по отдельности азота, кислорода и аргона. Вот есть из атмосферы неким волшебным образом убрать все другие газы, кроме азота, и измерить давление; потом то же самое проделать с кислородом и с аргоном, - то а) мы получим парциальные давления каждого из них, и б) сумма парциальных давлений при неизменной температуре даст исходное давление.
Поскольку тут имеет место обмен энергией между двумя частями газа, то процесс нельзя считать адиабатическим, и нужно тупо рассматривать закон сохранения энергии.
Для некоторого объёма газа заключённая в нём внутренняя энергия равна (m/μ)RT (обозначения понятны). Соотношения масс в двух объёмах тоже понятны, поскольку это один и тот же газ: это 0,9 и 11. Поэтому уравнение для определения установившейся температуры (Т') будет таким: 0,9RT + 11RT = 11,9RT', откуда Т' = Т. То есть температура не изменится.
Это вовсе не парадокс. Ведь система считается термоизолированной, более того, считается, что тут даже нет теплообмена со стенками. А значит, у газа нет никаких способов изменить свою внутреннюю энергию. Ни он не совершает работы, ни над ним соверщается работа. Считать, что расширяющийся газ совершает работу, нельзя, поскольку эту работу он совершает над другим газом, сжимающимся, и ежели от одного что отнимется, то к другому присовокупится.
А что же тогда меняется? - может спросить тут въедливый читатель, и будет совершенно прав в своём любопытстве. А меняется тут энтропия системы. Причём меняется необратимо, как и при всяком самопроизвольном процессе.
В простейшем случае параметры газа связаны так называемым уравнением идеального газа, или оно также называется уравнением Менделеева-Клайперона: PV/T=(M/m)R=C
Отсюда видно, что если процесс будет изохорический (при постоянном объёме), то при увеличении температуры и давление растёт, если масса газа не изменяется, а значит и правая часть неизменна C=const..
Это хорошо видно в опыте с газовым баллоном, который нагревается, и давление внутри при увеличении температуры растёт..
Если газ не ограничен оболочкой, то он просто будет лучше рассеиваться и диффундировать..
Если же газ будет заключён в цилиндре с поршнем, то он подводимое тепло будет превращать в работу (поршень будет двигаться, что и используется в ДВС)..
Ещё лучше газ описывается уравнениями Ван-дер-Ваальса, где учитываются взаимодействия молекул газа друг с другом, но качественный вывод будет то же..
