В сосуде объемом V = 0,02 м с жесткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью
заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Определите максимальное количество теплоты, которое можно передать газу, чтобы пробка еще не выскочила из отверстия. Газ считайте идеальным.
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, подставляя значение величин, получаем
Ответ:


Доброго времени суток, товарищи. Вопрос насущный, почему в составлении второго закона Ньютона(расставляем силу давления газа, атмосферы, силы трения покоя) не учитывается сила тяжести, действующая на пробку, как на тело вертикально вниз?
Силой тяжести можно пренебречь.
У круглого отверстия данной в условии площади диаметр 1,6 см. Длину пробки оценим 2 — 4 см, значит, её объём не более 10 см3, а масса не более 10 г. Сила тяжести тогда не превосходит 0,1 Н, что много меньше силы трения 100 Н.