Тема . МКТ. Газовые законы

.02 Газовые законы

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела мкт. газовые законы
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#116295

Имеется два вертикальных цилиндрических сосуда с разной площадью сечения, которые в своих нижних частях соединены тонкой трубкой. Сосуды закрыты подвижными поршнями одинаковой массы m  . Поршни находятся в равновесии на одинаковой высоте h  от дна сосуда, на большем поршне лежит дополнительный груз массой m ∕2  (см. рисунок). В некоторый момент времени груз снимают с поршня. На какой высоте от дна сосуда окажется этот поршень после установления равновесия? Атмосферным давлением пренебречь, температура газа не меняется.

(«Росатом», 2017, 11)

PIC

Источники: Росатом, 2017, 11

Показать ответ и решение

1. Давления в левой и правой частях сосуда равны, иначе будет происходит перетекание воздуха из одной части сосуда в другую.

PIC

Запишем равенство сил для обоих поршней:

                3            3
pS1 = mg, pS2 = -mg   ⇒ S2 = -S1
                2            2

Что произойдет сразу после того, как мы снимем груз с правого поршня? Понятно, что сила тяжести, которая уравновешивает силу давления pS2,  уменьшится на m-
2 g,  в итоге получаем:

       mg            mg
pслева =-S-,  pсправа = S-
         1             2

Однако S  > S ,
 2    1  из этого непосредственно следует p     < p    .
 справа   слева  Единственная ситуация, при которой давления уравняются (система придет в состояние равновесия) — когда левый поршень опустится вниз до самого конца.

2. Запишем уравнение состояния, положив h  — начальной высотой правого поршня и H  — высотой правого поршня после снятия грузика и установления равновесия:

До снятия грузика:

(
{ p⋅S1h = ν1RT
( p⋅S h = νRT    ⇒ p(S1 + S2)h = (ν1 + ν2)RT
     2    2

В итоговое равенство подставим значения pS1  и pS2  , вычисленные выше:

(      3  )
 mg +  -mg  h = (ν1 + ν2)RT
       2

После снятия грузика:

 ∗                    ∗      (      3   )    5
p S2H = (ν1 + ν2)RT ⇒ p S2H =   mg + 2mg  h = 2mgh

Окончательно получаем:

H = 5h
    2
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!