Гелий и мембрана

Так как массы гелия в каждой из частей сосуда пропорциональны объёмам этих частей, то из уравнения Менделеева — Клапейрона следует, что давления в левой и правой частях сосуда будут равны, соответственно, \(p_1 = \dfrac{mRT_1}{\mu V}\) и \(p_2 = \dfrac{mRT_2}{\mu V}\), где \(T_1\) и \(T_2\) — температуры в левой и в правой частях сосуда, \(\mu = 4\) г/моль — молярная масса гелия. Отсюда при максимальной разности давлений между частями сосуда \[\Delta p = p_1 - p_2 = \dfrac{mR(T_1 - T_2)}{\mu V}\] поток тепла через мембрану в правую часть сосуда будет равен \[q = W(T_1 - T_2) = \dfrac{W\mu V\Delta p}{mR}.\] Поскольку массы гелия в левой и правой частях сосуда относятся, как \(1 : 2\), то для поддержания постоянной разности температур между частями сосуда в его левую часть от нагревателя в единицу времени должно поступать количество теплоты \[Q = q + \dfrac{q}{2} = \dfrac{3q}{2} = \dfrac{3W\mu V\Delta p}{2mR} \approx 0{,}36\text{ Дж},\] то есть максимальная мощность нагревателя равна 0,36 Вт.