Физика задача В сосуде со свободно перемещающимся поршнем В сосуде со свободно перемещающимся поршнем площадью 30см^2 находится 2 моля идеального газа при нормальном давлении и температуре 27 градусов цельсия (см. рис. 212). Какую силу нужно приложить, чтобы поршень остался неподвижен при нагревании газа на 100 градусов цельсия? (теплообменом с окружающей средой пренебречь)

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи используем уравнение состояния идеального газа:

PV = nRT,

где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Из условия задачи известно, что начальная температура T1 = 27 градусов Цельсия, начальное количество вещества n = 2 моля, начальное давление P1 = 1 атмосфера, начальный объем V =?

Так как начальное давление равно нормальному давлению, то объем газа при нормальных условиях можно рассчитать как V1 = (nRT1) / P1 = (2 моль 0.0821 атм 300 К) / 1 атм = 49.26 л.

Площадь поршня S = 30 см^2 = 0.003 м^2.

После нагревания температура становится T2 = 27 + 100 = 127 градусов Цельсия.

Объем газа после нагревания можно рассчитать как V2 = (nRT2) / P = (2 моль 0.0821 атм 400 К) / P2.

Так как давление в сосуде остается неизменным, то P2 = P.

Теперь мы можем записать уравнение равновесия по силе:

F = P * S,

F = P2 S = (nRT2 / V2) S,

F = (2 моль 0.0821 атм 400 К / V2) * 0.003 м^2.

Подставляем значения и рассчитываем силу F.