ID: 00015599
В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень не закреплён и может перемещаться в сосуде без трения. На дне сосуда лежит стальной шарик (см. рисунок). Газ нагревают. Как изменятся в результате этого давление газа и действующая на шарик сила Архимеда? Атмосферное давление неизменно.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится;
2) уменьшится;
3) не изменится.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Идея. Поршень не закреплён, атмосферное давление постоянно, поэтому давление газа $p=p_{\text{атм}}+\dfrac{mg}{S}=\text{const}$. Архимедова сила со стороны газа $F_A=\rho_{\text{газа}}gV_{\text{шар}}$, $\rho_{\text{газа}}=\dfrac{p\mu}{RT}$.
Шаг 1. Давление. Свободный поршень при неизменном атмосферном давлении удерживает давление газа постоянным. Не изменится → 3.
Шаг 2. Сила Архимеда. $F_A\propto\rho_{\text{газа}}=\dfrac{p\mu}{RT}$. Давление постоянно, температуру повысили — плотность газа уменьшилась, значит и сила уменьшилась. Уменьшится → 2.