ID: 00015747
В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем с площадью поперечного сечения $S=30\ \text{см}^2$, находится одноатомный идеальный газ. Давление окружающего воздуха $p=10^5$ Па. Трение между поршнем и стенками сосуда пренебрежимо мало. В процессе медленного охлаждения от газа отведено количество теплоты $|Q|$. При этом поршень передвинулся на расстояние $x=10$ см. Найдите $|Q|$.
Ответ дайте в джоулях.
Источник: Сборник Гиголо
Это обратная задача к предыдущей: дана площадь, нужно тепло. Поршень подвижный, трения нет — давление газа равно атмосферному, процесс изобарный (сжатие при охлаждении).
Объём уменьшается на $\Delta V=Sx$. Убыль внутренней энергии одноатомного газа $\tfrac{3}{2}p\,\Delta V$, работа внешних сил при сжатии $p\,\Delta V$. Отведённое тепло — их сумма: $|Q|=\tfrac{3}{2}p\,Sx+p\,Sx=\tfrac{5}{2}p\,Sx$.
$|Q|=\tfrac{5}{2}\cdot 10^5\cdot 30\cdot 10^{-4}\cdot 0{,}1=75$ Дж.