В сосуде объёмом V с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью S равно 2 умножить на 10 в степени минус 4 м в квадрате, заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите значение V, полагая газ идеальным.

Термодинамика — Задание 24 ЕГЭ по физике №00007775

Задание №24. МКТ и Термодинамика. Высокий Уровень Сложности

Термодинамика

№2. Задание 24

ID: 00007775

В сосуде объёмом $$V$$ с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью $S = 2\cdot{}10^{-4}$ $$м^2$$ , заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя $$F$$ пробки о края отверстия равна 100  $$Н$$ . Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите значение $$V$$ , полагая газ идеальным.

Источник: ФИПИ

Решение

Газ в жёстком сосуде нагревают, его давление растёт; пробку держит трение, и она вылетает, когда сила давления превысит максимальное трение. Зная, какое тепло нужно для вылета пробки, найдём объём сосуда.

Предельное давление. Пробку выбьет при $$(p-p_0)S=F$$ , то есть избыток давления $p-p_0=\dfrac{F}{S}=\dfrac{100}{2\cdot10^{-4}}=5\cdot10^5$ Па.

Свяжем тепло и объём. Объём постоянен, работа равна нулю, поэтому $Q=\Delta U=\dfrac{3}{2}V(p-p_0)$ . Отсюда $V=\dfrac{2Q}{3(p-p_0)}=\dfrac{2\cdot15000}{3\cdot5\cdot10^5}=0{,}02\ \text{м}^3$ .

Ответ

0,02

Видеоразбор

Другие задания по теме «Термодинамика» (8)