В сосуде объемом V = 0,02 м3 с жесткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью S, заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите значение S, полагая газ идеальным, массой пробки пренебречь.
1. Пробка выскакивает, если сила давления газа в сосуде становится больше суммы сил атмосферного давления и максимальной силы трения покоя пробки о края отверстия:
2. По первому началу термодинамики переданное газу количество теплоты идет на изменение внутренней энергии и совершение работы против внешних сил. Объем сосуда не изменяется, следовательно, работа газа равна нулю, тогда:
3. Идеальный газ подчиняется уравнению состояния Клапейрона — Менделеева:
Отсюда находим площадь отверстия:
Ответ:


Здравствуйте. В формуле внутренней энергии газа вы зачем-то воспользовались разностью давления газа в сосуде и атмосферного. Разве не нужно было находить давление газа внутри отдельно от атмосферного, а уж потом вычитать давление извне - 10^5?
В формуле для внутренней энергии стоит разность конечного и начального давлений газа в сосуде. Начальное давление газа равно атмосферному.