Задание 24 ЕГЭ по физике

Запишем уравнения Менделеева-Клапейрона для первого и для второго состояний:
$p_0V=\nu RT_1\\ p_2V=\nu RT_2$
$V=const$, пока крышка не сдвинется, следовательно, $A=0$

Согласно первому закону термодинамики:
$Q=\Delta U+A\\ \Delta U=\frac{3}{2}\nu R(T_2-T_1)=\frac{3}{2}(p_2V-p_0V)\\ Q=\Delta U=\frac{3}{2}(p_2V-p_0V)$

Запишем второй закон Ньютона для пробки:
$F_г-F_{атм}-F_{тр}=0$
где $F_г=p_2S,F_{атм}=p_0S$

Следовательно:
$p_2S-p_0S-F_{тр}=0\Rightarrow p_2S=p_0S+F_{тр}$

Подставим в уравнение первого закона термодинамики:
$Q=\frac{3}{2}((p_0+\frac{F_{тр}}{S})V-p_0V)=\frac{3}{2}\frac{F_{тр}V}{S}\Rightarrow S=\frac{3}{2}\frac{F_{тр}V}{Q}$

Подставим значения:
$S=\frac{3}{2}\frac{150\cdot 0,04}{20\cdot 10^3}=4,5~см^2$

Ответ: $4,5~см^2$

https://youtu.be/1IyTD81eFUQ