Похожие вопросы
2025-08-25 06:40:04
В вертикально установленном цилиндре под поршнем находится газ. Масса поршня составляет 3 кг, а площадь равна 20 см². На поршень нажали с силой 490 Н, и он опустился на 12 см, считая от дна цилиндра. Каков первоначальный объем газа? Атмосферное давление нормальное, температура постоянна.
Физика 11 класс Температура и состояние газа газ цилиндр поршень масса площадь сила объём давление температура физика 11 класс
2025-08-26 05:36:45
Для решения задачи нам необходимо найти первоначальный объем газа, находящегося под поршнем. Давайте разберем шаги, которые помогут нам это сделать.
Шаг 1: Определим давление, создаваемое поршнем.Сначала найдем давление, которое создает поршень. Давление (P) можно рассчитать по формуле:
P = F / S
где:
- F - сила, действующая на поршень (в данном случае 490 Н),
- S - площадь поршня (20 см² = 20 * 10^-4 м² = 0.002 м²).
Теперь подставим значения:
P = 490 Н / 0.002 м² = 245000 Па (или 245 кПа).
Шаг 2: Учтем атмосферное давление.Атмосферное давление нормальное составляет примерно 101325 Па (или 101,3 кПа). Общее давление (P_total), которое действует на газ под поршнем, будет равно:
P_total = P + P_атм = 245000 Па + 101325 Па = 346325 Па.
Шаг 3: Найдем первоначальный объем газа.Теперь, чтобы найти объем газа, используем закон Бойля-Мариотта, который гласит, что при постоянной температуре произведение давления и объема газа остается постоянным:
P1 * V1 = P2 * V2.
Так как мы ищем первоначальный объем (V1), нам нужно знать конечное состояние газа. В данном случае, когда поршень опустился на 12 см, мы можем определить новое положение поршня и, соответственно, новый объем газа.
Шаг 4: Найдем изменение объема газа.Площадь поршня S = 0.002 м², а высота, на которую опустился поршень, h = 0.12 м. Таким образом, изменение объема (V2) можно рассчитать по формуле:
V2 = S * h = 0.002 м² * 0.12 м = 0.00024 м³.
Шаг 5: Найдем первоначальный объем газа.Теперь, если мы обозначим первоначальный объем газа как V1, то мы можем выразить его через конечный объем:
V1 = V2 * (P_total / P_атм).
Подставим известные значения:
V1 = 0.00024 м³ * (346325 Па / 101325 Па).
V1 = 0.00024 м³ * 3.42 ≈ 0.00082 м³.
Ответ:Таким образом, первоначальный объем газа составляет примерно 0.00082 м³ или 820 см³.