Газ по две стороны поршня
4/10Горизонтальный цилиндрический сосуд с идеальным газом разделен подвижным поршнем на две части. Газ в левой части имеет температуру \(T_1\), в правой — температуру \(T_2\). При этом отношение объемов оказывается равным \(V_1/V_2 = 3/2\). После того как температуры выровнялись, соотношение объемов изменилось: \(V_1'/V_2' = 2/3\). Найти отношение температур \(T_1/T_2\).
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаУсловие равновесия поршня в обоих состояниях: давления в левой и правой частях равны. Учтите, что количество вещества в каждой части не меняется.
Ответ\(T_1/T_2 = 9/4\).
РешениеУсловие равновесия перегородки в начальном положении даёт \[\frac{\nu_1 R T_1}{V_1} = \frac{\nu_2 R T_2}{V_2} \quad\Rightarrow\quad \frac{\nu_1}{\nu_2} = \frac{V_1 T_2}{V_2 T_1},\] где \(\nu_1\) и \(\nu_2\) — количество вещества газа в левой и правой частях сосуда. После выравнивания температур (неважно, с потерей энергии или нет) условие равновесия перегородки даёт \[\frac{\nu_1 R T}{V_1'} = \frac{\nu_2 R T}{V_2'} \quad\Rightarrow\quad \frac{V_1'}{V_2'} = \frac{\nu_1}{\nu_2}.\] Откуда, используя отношение количеств вещества газа в левой и правой частях сосуда, получим \[\frac{T_1}{T_2} = \frac{V_1 V_2'}{V_2 V_1'} = \frac{9}{4}.\]
Похожие задачи
- Водород и кислород в цилиндре Ведомственная 2019/20, 9 кл.
- Поршень в цилиндре СПбГУ 2020/21, 10-11 кл.
- Упругая перегородка Курчатов 2024/25, 10 кл.
- Два газа по обе стороны поршня Физтех 2025/26, 11 кл.
- Аргон в двух частях сосуда Физтех 2025/26, 11 кл.
- Поршень с песком в гелии «Покори Воробьёвы горы!» 2014/15, 10-11 кл.