Запишем уравнение Клапейрона-Менделеева для начального состояния (
t = 27°С,
T0 = 27 + 273 К = 300 К,
p0 = 760 мм рт.,
V0 =
V1 +
V2) газа:
p0⋅(V1 + V2) = ν⋅R⋅T0. (1)
Пусть в малой сфере (
V1 = 100 см
3,
T1 = 0 + 273 К = 273 К) окажется ν
1 газа. Тогда для этого газа уравнение Клапейрона-Менделеева примет вид:
p⋅V1 = ν1⋅R⋅T1. (2)
В большой сфере (
V2 = 200 см
3,
T2 = 100 + 273 К = 373 К) окажется ν
2 = ν – ν
1 газа. Уравнение Клапейрона-Менделеева примет вид:
p⋅V2 = (ν – ν1)⋅R⋅T2 (3)
(давления в малой и большой сферах равны из-за пористой перегородки).
Решим систему уравнений (1)-(3). Например,
\[ \nu =\frac{p_{0} \cdot \left(V_{1} +V_{2} \right)}{R\cdot T_{0} }, \; \; \; \nu _{1} =\frac{p\cdot V_{1} }{R\cdot T_{1} }, \]
\[ p\cdot V_{2} =\left(\frac{p_{0} \cdot \left(V_{1} +V_{2} \right)}{R\cdot T_{0} } -\frac{p\cdot V_{1} }{R\cdot T_{1} } \right)\cdot R\cdot T_{2}, \]
\[ p\cdot V_{2} =\frac{p_{0} \cdot \left(V_{1} +V_{2} \right)}{T_{0} } \cdot T_{2} -p\cdot \frac{V_{1} \cdot T_{2} }{T_{1} }, \]
\[ p\cdot \frac{V_{2} \cdot T_{1} +V_{1} \cdot T_{2} }{T_{1} } =\frac{p_{0} \cdot \left(V_{1} +V_{2} \right)}{T_{0} } \cdot T_{2}, \; \; \; p=\frac{p_{0} \cdot \left(V_{1} +V_{2} \right)}{T_{0} } \cdot \frac{T_{2} \cdot T_{1} }{V_{2} \cdot T_{1} +V_{1} \cdot T_{2}}, \]
p = 842 мм рт. ст.