Присоединиться

11 класс·высокий уровень

При какой силе F давление газа в самом правом, пятом отсеке цилиндра

Условие

Горизонтальный хорошо теплопроводящий цилиндр, разделенный подвижными поршнями площадью S = 50 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) = 4 Н. К самому левому поршню прикладывают горизонтальную силу F, медленно увеличивая ее по модулю. При какой силе F давление газа в самом правом, пятом отсеке цилиндра, увеличится в n = 3 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 давление в отсеке № 5 увеличилось, 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 давлении npa=3panp_a = 3p_a объем этого отсека будет равен V/n=V/3V/n = V/3 При этом на правый поршень со стороны газа в пятом отсеке будет действовать сила npa⋅S,np_a \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