Физика. Решение задач Гелий объемом V0=1.2 л при t0=27∘C находится в вертикальном теплоизолированном цилиндрическом сосуде, закрытом сверху скользящим без трения поршнем массой m=50 кг и площадью сечения S=100 см2. Атмосферное давление p0=105 Па. Сосуд нагревают до температуры t=127∘C.
Определите, на сколько сантиметров Δh поднимется поршень.
Ответ приведите в см.
Число
Определите, чему равно изменение внутренней энергии гелия ΔU после нагревания.
Ответ приведите в Дж.
Число
Определите, сколько теплоты Q подвели к гелию при нагревании.
Ответ приведите в Дж.
Число

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи воспользуемся уравнением состояния идеального газа: pV = nRT, где p - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Посчитаем, на сколько сантиметров поднимется поршень.
Из уравнения состояния гелия до нагревания найдем начальное количество вещества:
p0V0 = nRT0,
n0 = p0V0 / RT0.

Также найдем начальное давление гелия (при t0=27°C):
p0 = nRT0 / V0.

После нагревания изменится температура на Δt = 127 - 27 = 100°C = 100K. Тогда новое давление и количество вещества будут:
p = nRT / V,
n = pV / RT.

Из уравнения равновесия сил найдем Δh:
Δh = ΔP/S = (p - p0)S/mg.

Рассчитаем изменение внутренней энергии гелия после нагревания:
ΔU = CvnΔT, где ΔT - изменение температуры, Cv - удельная теплоемкость.

Наконец, найдем количество подведенной теплоты:
Q = ΔU + W, где W - работа совершенная газом.

Вычислив все значения, получим ответы в требуемых единицах измерения.