Задачи › Первый закон, работа газа

Газ в заряженном цилиндре

  1. Газ в заряженном цилиндре

    ВсОШ 1994/95, 10 кл.
    6/10

    Одноатомный идеальный газ в количестве \(\nu = 1\) моль находится в теплоизолированном цилиндре с поршнем. Дно цилиндра заряжено зарядом \(q\), а поршень — зарядом \((-q)\). Газ медленно получает от нагревателя количество теплоты \(Q\). На сколько изменится температура газа? Считайте, что электрическое поле однородно, трения нет. Диэлектрическая проницаемость газа равна единице.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(\Delta T = \dfrac{2}{5}\cdot\dfrac{Q}{\nu R}\).

    Решение

    Поскольку электрическое поле однородно, сила притяжения между поршнем и дном цилиндра не зависит от положения поршня. Поэтому давление \(p\) в газе во время опыта постоянно (даже с учётом наружного атмосферного давления и веса поршня). Согласно закону сохранения энергии количество теплоты, полученное газом, \(Q = \nu\dfrac{3}{2}R\Delta T + A\). Если изменение объёма газа равно \(\Delta V\), то работа газа \(A = p\Delta V\). Учитывая уравнение состояния газа, имеем \(A = \nu R\Delta T\). Из записанных равенств находим изменение температуры: \(\Delta T = \dfrac{2}{5}\cdot\dfrac{Q}{\nu R}\).

    Примечание. Выяснив, что \(p = \text{const}\), можно сразу записать \(Q = \nu C_p\Delta T\), где \(C_p = \dfrac{5R}{2}\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи