W rozpatrywanej sytuacji mamy stałą objętość V i (w typowych zadaniach) stałą ilość gazu w zamkniętym naczyniu. Dla gazu doskonałego obowiązuje równanie stanu:
pV = nRT
Jeżeli V = const oraz n = const, to możemy przekształcić równanie do postaci:
p/T = const
Oznacza to, że w przemianie izochorycznej ciśnienie jest wprost proporcjonalne do temperatury, ale kluczowe jest, aby temperatura była wyrażona w Kelwinach (K), czyli w skali bezwzględnej. Zatem:
- gdy temperatura maleje, to maleje ciśnienie,
- gdy temperatura rośnie, to rośnie ciśnienie.
Dlaczego odpowiedź "zmniejsza ciśnienie powietrza" jest poprawna?
Bo przy niezmienionej objętości ochłodzenie gazu zmniejsza średnią energię kinetyczną cząsteczek, a więc cząsteczki rzadziej i słabiej uderzają w ścianki naczynia, co daje mniejsze ciśnienie.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?
- "zwiększa ciśnienie powietrza" – to byłoby zgodne z sytuacją, gdy rośnie temperatura albo gdy zmniejsza się objętość (sprężanie). Przy spadku T i V = const kierunek zmiany jest odwrotny.
- "nie ma wpływu na ciśnienie powietrza" – brak wpływu dotyczy przemiany izobarycznej (p = const), ale wtedy zmienia się objętość. Przy V stałym temperatura wpływa na p.
- "zwiększa ciśnienie … dla temperatur mniejszych od 0°C" – to typowy błąd mylenia skali Celsjusza z Kelvinem. Z punktu widzenia praw gazowych nie ma szczególnej granicy w 0°C; zależność p ∝ T (w K) obowiązuje tak samo po obu stronach 0°C.
Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w zadaniu pojawia się zależność p, V i T, najpierw rozpoznaj, co jest stałe (V, p czy T), a następnie użyj odpowiedniej proporcji wynikającej z pV = nRT.
