Задание
29.
В
горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный
идеальный газ. Первоначальное давление газа p1
= 
Па.
Расстояние от дна сосуда до поршня L = 0,3 м. Площадь
поперечного сечения поршня S. В результате медленного нагревания газ
получил количество теплоты Q = 1,65 кДж, а
поршень сдвинулся на расстояние х = 10 см. При движении поршня на него со
стороны стенок сосуда действует сила трения величиной Fтр = 
Н. Найдите S. Считать,
что сосуд находится в вакууме.
Решение.
1.
Поршень будет медленно двигаться, если сила давления газа на поршень и сила
трения со стороны стенок сосуда уравновесят друг друга: 
. Предположим, что р2 > p1.
2. Тогда при нагревании газа поршень будет неподвижен, пока давление газа не достигнет значения р2. В этом процессе газ получает количество теплоты Ql2. Затем поршень будет сдвигаться, увеличивая объём газа, при постоянном давлении. В этом процессе газ получает количество теплоты Q23.
3. В процессе нагревания, в соответствии с первым началом термодинамики, газ получит количество теплоты:
.
4. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа в начальном состоянии:
,
в конечном состоянии:
.
5. Из пп. 3, 4 получаем:
,
откуда
Тогда 
как и
предполагалось.
Ответ: 25 см2.
Другие задания:
Для наших пользователей доступны следующие материалы: