Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Вертикальный цилиндр объемом V₀ = 20 л, заполненный воздухом с

Условие

Вертикальный цилиндр объемом V₀ = 20 л, заполненный воздухом с температурой T = 20 °C при атмосферном давлении p_A = 10⁵ Па, закрыли сверху поршнем массой m = 12 кг и площадью S = 300 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 количества вещества v в цилиндре, пропорциональной разности давлений (p–pА)( p – p_А ) в цилиндре и в окружающей атмосфере и равной ΔvΔt=альфа(p–pА),\frac{\Delta v}{\Delta t} = альфа ( p – p_А ) , где коэффициент пропорциональности альфа=4,3⋅10−8моль/(Па⋅с)альфа = 4,3 \cdot 10^{-8} моль/ ( Па \cdot с ) 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 количества…

  2. За малый промежуток времени t убыль числа…

  3. За все время t из цилиндра вытечет число…

  4. Подставляя это выражение для v_0 в выведенную…

  5. Переводя численные данные из условия в…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «МКТ и термодинамика»