Физика, сложная задачка два сообщающихся сосуда с сечениями S1=100см2, и S2=200см2 заполнены водой и закрыты легкими (идеальными) поршнями. Система находится в равновесии (а как же, иначе невозможно решить). В этом положении на поршень помещают гирю массой m1=1 кг. Какое количество теплоты выделится при переходе системы в новое положение равновесия?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи, можно воспользоваться законом сохранения энергии.

Изначально в системе имелась потенциальная энергия гирь и энергия сжатия воздуха, равные работе, которую совершили при перемещении гири и сжатии воздуха.

После добавления гири, изменится положение поршней, и система снова придет в равновесие. При этом произойдет отведение тепла, которое можно найти, зная работу, которую совершила система при перемещении поршней на новое положение.

Для нахождения этой работы, можно воспользоваться уравнением энергии:
Потенциальная энергия начальная + работа = Потенциальная энергия конечная + Тепло

В начальном положении поршни находились на уровне воды и гиря, поэтому потенциальная энергия начальная равна 0.

В конечном положении гиря поднялась на высоту h, чтобы сохранить новое равновесие, в то время как поршни переместились на расстояние s.

Таким образом, работа на подъем гири:
работа = работа на подъем гири + работа на сдвиг поршней + работа на сжатие воздуха

работа = m1gh + P(S2-S1) + P(S2-S1)

где m1 = 1 кг, g = ускорение свободного падения, h = s = высота подъема гири и смещения поршней, P = давление воздуха.

Зная работу, можно найти количество выделившегося тепла, так как потенциальная энергия конечная равна 0 и из уравнения: Потенциальная энергия начальная + работа = Потенциальная энергия конечная + Тепло

Тепло = -работа

Подставив известные значения, можно найти количество выделившегося тепла.