Задачи › Первый закон, работа газа

Неустойчивое равновесие

  1. Неустойчивое равновесие

    ВсОШ 2005/06, 10 кл.
    7/10

    В горизонтальном колене запаянной теплоизолированной П-образной трубки небольшого постоянного поперечного сечения \(S\) с длиной колена \(L\) расположена жидкость плотностью \(\rho\) (рис.). Теплоёмкость всей жидкости в трубке равна \(C\). В вертикальных коленах находится по \(\nu\) молей гелия под давлением \(p_0\). Из-за слабого толчка равновесие нарушилось. Пренебрегая теплообменом с окружающей средой, найдите расстояние \(x\), на которое сместится столбик жидкости к моменту установления термодинамического равновесия. Поперечное сечение трубки столь мало, что пузырьки газа не «пробулькивают» сквозь жидкость, сместившуюся в вертикальное колено.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    В конце газ по обе стороны имеет общую температуру, а разность давлений уравновешена весом вертикального столбика длины \(x\). Убыль потенциальной энергии жидкости идёт на нагрев жидкости и гелия (внутренняя энергия гелия \(\frac32\nu RT\) в каждом колене).

    Ответ

    \(x = L\sqrt{\dfrac{3\nu R + C}{4\nu R + C}\left(1 - \dfrac{2p_0}{\rho g L}\right)}\), где \(R\) — универсальная газовая постоянная.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи