Нагрев аргона под подпружиненным поршнем
Сложность: 3/5 · предварительно
Горизонтально расположенный цилиндрический сосуд с поршнем находится в вакууме. Закрепленная с одной стороны пружина упирается в поршень. Вначале поршень расположен почти вплотную к левому основанию цилиндра, пружина при этом не деформирована (см. рисунок 4а). В сосуде открывается клапан , через который в него впускают некоторое количество инертного газа аргона из присоединенного к сосуду баллона, после чего клапан закрывается, и баллон убирают от сосуда. После установления теплового равновесия в сосуде, поршень оказался смещенным на от левого основания (рисунок 4б). Затем газ в сосуде начинают медленно нагревать, в результате чего поршень сдвигается еще (дополнительно) на 5 см, при этом аргон совершает работу . Какое количество тепла было передано газу при нагревании? Трение между поршнем и боковой поверхностью сосуда отсутствует. Теплоемкостью сосуда, поршня и пружины пренебречь.
, . — площадь поршня, — жёсткость пружины. Работа при нагреве .