В бутылке объемом 1 л, закрытой пробкой массой 20 г, имеющей площадь сечения 2 см2, находится гелий при атмосферном давлении. При подведении к вертикально расположенной бутылке 9 Дж теплоты пробка вылетает. Определите силу, которую необходимо приложить к пробке, чтобы извлечь ее из бутылки, находящейся в горизонтальном положении, без нагревания. Считать, что стенки бутылки жесткие и ее теплоемкость пренебрежимо мала.
Решение
По второму закону Ньютона: FГ−Fатм−Fтр−mg=0FГ=pS,Fатм=p0SpS−p0S−Fтр−mg=0⇒p=p0+SFтр+mg⇒p−p0=SFтр+mg
Согласно первому началу термодинамики: Q=ΔU+A Так как V=const⇒A=0 ΔU=23(pV−p0V)=23(p−p0)V=23VSFтр+mgQ=23VSFтр+mg⇒Fтр=32⋅VQS−mgF=Fтр=32⋅VQS−mg=32⋅10−39⋅2⋅10−4−0,02⋅10=1Н
