физика
Информатика
Русский язык
Английский язык
Немецкий язык
Французcкий язык
Испанский язык
Физика
Химия
Биология
География
Обществознание
Литература
История
сайты - меню - вход - новости




Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание 30 № 6838

Тонкостенный цилиндр с воздухом закрыт снизу поршнем массой m = 1 кг, который может без трения перемещаться в цилиндре. Цилиндр плавает в вертикальном положении в воде при температуре T = 293 К (см. рис.). Когда цилиндр опустили при постоянной температуре на глубину h = 1 м (от поверхности воды до его верхней крышки), он потерял плавучесть. Какое количество воздуха было в цилиндре? Атмосферное давление равно p0 = 105 Па, масса цилиндра и воздуха в цилиндре гораздо меньше массы поршня.

Решение.

Поскольку цилиндр лёгкий, а трения между ним и поршнем нет, то при плавании воздух в цилиндре находится под атмосферным давлением Обозначим объём воздуха в цилиндре при плавании через Тогда, согласно уравнению Клапейрона — Менделеева, где — искомое количество воздуха.

Неизвестный объём воздуха при атмосферном давлении можно найти из следующих соображений. Сила Архимеда, действующая на цилиндр с поршнем при его плавании и в момент потери плавучести, одна и та же и равна весу поршня: где — плотность воды, а — объём вытесненной воды, равный объёму воздуха в цилиндре в момент потери плавучести. Согласно закону Бойля — Мариотта, при изотермическом процессе Давление в цилиндре равно, согласно формуле для давления в жидкости, покоящейся в ИСО, и условию равновесия тела (сумма сил равна нулю),

Поскольку то и

 

 

 

Ответ: 0,045 моль.

Источник: СтатГрад: Ди­а­гно­сти­че­ская ра­бо­та по фи­зи­ке 12.03.2015 Ва­ри­ант ФИ10901.
Спрятать решение · ·
Гость 27.08.2015 07:23

ЗАМЕЧАНИЕ: давление воды определяется глубиной погружения нижней поверхности поршня,ПОЭТОМУ

 

ИЗМЕНИТЬ в условии задачи

"Когда ци­линдр опу­сти­ли при по­сто­ян­ной тем­пе­ра­ту­ре на глу­би­ну h = 1 м (от по­верх­но­сти воды до его верх­ней крыш­ки), ..."

НА

"Когда ци­линдр при по­сто­ян­ной тем­пе­ра­ту­ре полностью погрузили в воду и нижняя поверхность поршня оказалась на глу­би­не h = 1 м от по­верх­но­сти воды, ..."

 

НА РИСУНКЕ ИЗМЕНИТЬ размер двойной стрелки (h)

 

ИЛИ

 

ДОБАВИТЬ В УСЛОВИИ: "Высота цилиндра мала, по сравнению с глубиной погружения."

Антон

Давление воды на верхнюю крышку равно давлению газа, поскольку цилиндр невесомый.

Давление воды на поршень (оно больше из-за большей глубины) равно давлению газа плюс давление поршня.