Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Вертикальный цилиндр объемом V₀ = 15 л, заполненный воздухом с

Условие

Вертикальный цилиндр объемом V₀ = 15 л, заполненный воздухом с температурой T = 20 °C при атмосферном давлении p_A = 10⁵ Па, закрыли сверху поршнем массой m = 10 кг и площадью S = 250 см², который может перемещаться по вертикали без трения. После того, как в системе установилось равновесие при той же постоянной температуре, в дне цилиндра образовалась течь. Через нее воздух начал медленно выходить наружу, в атмосферу, со скоростью потери числа N молекул в цилиндре, пропорциональной разности давлений (p–pА)( p – p_А ) в цилиндре и в окружающей атмосфере и равной ΔNΔt=альфа(p–pА),\frac{\Delta N}{\Delta t} = альфа ( p – p_А ) , где коэффициент пропорциональности альфа=2,58⋅1016(Па⋅с)встепени(–1)альфа = 2,58 \cdot 10^{16} ( Па \cdot с ) в степени ( –1 ) Процесс вытекания газа можно считать изотермическим, происходящим при той же температуре T = 20 °C. Через какое время t из цилиндра выйдет весь воздух?

Ответ

Ответ и полный разбор откроются после входа

Посмотреть ответ

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Поскольку процесс медленный, то вес поршня mg уравновешивается разностью сил давления воздуха на него снизу и сверху: mg=(p−pA)⋅S,mg= ( p - p_A ) \cdot S, откуда: p−pA=mgS=constp - p_A= \frac{mg}{S} =const

Осталось ещё 5 шагов

  1. Таким образом, скорость потери числа молекул…

  2. За малый промежуток времени t убыль числа…

  3. За все время t из цилиндра вытечет число…

  4. Подставляя это выражение для N₀ в выведенную…

  5. Переводя численные данные из условия в…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «МКТ и термодинамика»