Нагреватель в баллоне с газом

Найдите ток в цепи по закону Ома для полной цепи и количество теплоты, выделившейся в нагревателе. Подумайте, на что тратится теплота при постоянном объёме газа.

Сила тока, текущего через нагреватель, \[I = \frac{\mathcal{E}}{R + r} = \frac{100\text{ В}}{90\text{ Ом} + 10\text{ Ом}} = 1\text{ А}.\] Количество теплоты, выделившейся в нагревателе: \[Q = I^2Rt = 1^2\cdot 90\cdot 300\text{ Дж} = 27\text{ кДж}.\] Поскольку газ не обменивается теплотой с окружающей средой и его объём постоянен (и равен объёму баллона), вся выделившаяся теплота пошла на увеличение внутренней энергии одноатомного газа: \(Q = \dfrac{3}{2}\,\Delta p\,V\), где \(\Delta p = 3\cdot 10^5\text{ Па}\). Отсюда \[V = \frac{2Q}{3\,\Delta p} = \frac{18000\text{ Дж}}{3\cdot 10^5\text{ Па}} = 6\cdot 10^{-2}\text{ м}^3 = 60\text{ л}.\]