Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Какого значения достигнет F, когда объем газа в самом правом, 5-м

Условие

Горизонтальный хорошо теплопроводящий цилиндр, разделенный подвижными поршнями площадью S = 100 см² на 5 отсеков (№ 1-5), содержит в них одинаковые количества идеального газа при температуре окружающей среды и под давлениями, равными давлению p_а = 10⁵ Па окружающей цилиндр атмосферы (см. рис.). Каждый поршень сдвигается с места, если приложенная к нему горизонтальная сила превышает силу сухого трения F_(тр) = 2 Н. К самому левому поршню прикладывают горизонтальную силу F, медленно увеличивая ее по модулю. Какого значения достигнет F, когда объем газа в самом правом, 5-м отсеке цилиндра уменьшится в n = 2 раза? Процессы изменения состояния газов в отсеках цилиндра считать изотермическими.

Рисунок к задаче

Ответ

Ответ и полный разбор откроются после входа

Посмотреть ответ

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Поскольку процесс медленный, то в каждый момент времени вся система находится в равновесии, и сумма горизонтальных проекций всех сил, действующих на любую ее часть, равна нулю.

    Для того чтобы объем отсека № 5 уменьшался, все поршни, очевидно, должны двигаться, и при этом на каждый из них будет действовать сила трения Fтр,F_тр, направленная влево.

    Согласно закону Бойля — Мариотта, при изотермическом процессе в пятом отсеке произведение его объема V на давление в нем p должно оставаться неизменным: pV=const,pV = const, откуда следует, что в конце процесса при объеме V/n=V/2V/n = V/2 давление в этом отсеке будет равно npа=2pаnp_а = 2p_а При этом на правый поршень со стороны газа в пятом отсеке будет действовать сила 2pа⋅S,2p_а \cdot S, направленная влево.

    Рассмотрим теперь систему, состоящую из всех пяти поршней и четырех отсеков (№ 1-4) с газом между этими поршнями.

Осталось ещё 1 шаг

  1. В конце процесса сжатия газа в пятом отсеке…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «МКТ и термодинамика»

Во сколько раз n КПД данного цикла меньше, чем КПД идеальной тепловой11 классВ цилиндре объемом $V = 10л$ под поршнем находится воздух с11 классНа рисунке изображен процесс 1-2-3-4-5, проводимый над 1 молем11 классКакое количество теплоты Q было подведено к гелию в этом процессе?11 классВо сколько раз n уменьшится потребление электроэнергии морозильником11 класс
Похожая задача?Сфотографируйте своё условие — ИИ разберёт его по шагам так же