Поршень при охлаждении газа (C3)

1) Формула первого закона термодинамики: \(Q = \Delta U + A'\).

2) Давление внутри сосуда постоянно (поршень никто не удерживает, трение мало), процесс изобарный: \(A' = p\,\Delta V = -pxS\) (объём уменьшается).

3) Для одноатомного газа \(\Delta U = \frac{3}{2}\nu R\Delta T = \frac{3}{2}p\Delta V = -\frac{3}{2}pxS\).

4) Отсюда \(Q = \Delta U + A' = -\frac{3}{2}pxS - pxS = -\frac{5}{2}pxS\), и \(x = -\dfrac{2Q}{5pS}\). Количество теплоты берём со знаком минус («отведено от газа»). Подставляя \(Q = 75\) Дж, \(p = 10^5\) Па, \(S = 30\) см\(^2\), получаем \(x = 0{,}1\) м \(= 10\) см.