поршень - Теплоизолированный сосуд

Вертикальный теплоизолированный сосуд разделён тяжёлым поршнем на две части. В нижней части находится гелий. В верхней части – вакуум. К поршню на нити подвешен маленький груз массой m=17 кг. Груз находится на высоте L0=2,2 м, а поршень на высоте L=2,5 м. Внезапно нить обрывается. Груз падает на дно сосуда и прилипает к нему. После удара поршень смещается вверх на расстояние h=35 cм. Чему равна масса поршня, если вся энергия, выделившаяся вследствие неупругого удара, пошла на нагрев газа? Ответ выразить в кг, округлив до целых. Изображение :link text

поршень

задан 10 Янв '15 10:16

Кирилл Тушин
1●5

1 ответ

старые новые ценные

Первое начало термодинамики: $%Q = A+ΔU$%.
$%Q = mgL_0$%, $%A = Mgh$%, $%ΔU = (3/2)νR(T_2-T_1) = (3/2)(P_2V_2-P_1V_1) = (3/2)(P_2S(L+h) - P_1SL)$%, где $%S$% - площадь поршня.
Условие равновесия поршня в начале и в конце: $%P_1S = (M+m)g, P_2S=Mg$%.
Подставляя $%P_1S$% и $%P_2S$% в выражение для $%ΔU$%, получаем:
$%ΔU = (3/2)(Mg(L+h) - (M+m)gL) = (3/2)(Mgh - mgL)$%.
Окончательно получаем: $%mgL_0 = Mgh + (3/2)(Mgh - mgL)$%.
Откуда $%M = m(2L_0+3L)/5h = 116$% кг.

отвечен 10 Янв '15 13:04

zolton
1.6k●1●3

изменен 15 Янв '15 10:11

почему в 6 строчке мы записали так : mgL0+Mgh=(3/2)(Mgh−mgL). ведь это то же самое тогда Q+A=ΔU а у нас Q=A+ΔU тогда получаем что mgL0=Mgh+(3/2)(Mgh−mgL) Откуда M=m(2L0+3L)/5h=115,6 кг

(14 Янв '15 22:57) Кирилл Тушин

Да, конечно, Вы правы. Исправил.

(15 Янв '15 10:11) zolton

Здравствуйте

Физика - это совместно редактируемый форум вопросов и ответов по естественным наукам для физиков, химиков, астрономов и биологов.

Присоединяйтесь!

регистрация »

отмечен:

поршень ×2

задан
10 Янв '15 10:16

показан
1761 раз

обновлен
15 Янв '15 10:11

Связанные вопросы

Отслеживать вопрос

по почте:

Зарегистрировавшись, вы сможете подписаться на любые обновления

по RSS:

Ответы

Ответы и Комментарии