В вертикальном цилиндре под тяжёлым поршнем находится воздух при температуре 250 К и давлении 1 Мпа. Какую площадь сечения поршня необходимо определить, если его масса составляет 100 грамм, а объём сжатого воздуха равен 0,5 литра?

Физика 11 класс Температура, давление и объём газов площадь сечения поршня давление воздуха температура воздуха масса поршня объём сжатого воздуха физика 11 класс Новый

Для решения задачи нам нужно сначала определить силу, с которой поршень давит на воздух, а затем связать эту силу с давлением и площадью сечения поршня.

Шаг 1: Определим силу, действующую на поршень.

Сила, с которой поршень давит на воздух, равна весу поршня. Вес можно рассчитать по формуле:

• F = m * g

где:

• F - сила (в Ньютонах),
• m - масса поршня (в килограммах),
• g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²).

Масса поршня составляет 100 грамм, что равно 0,1 килограмма. Подставим значения:

• F = 0,1 кг * 9,81 м/с² = 0,981 Н.

Шаг 2: Определим давление в системе.

Давление в системе задано и составляет 1 МПа, что равно 1 * 10^6 Па.

Шаг 3: Связь между давлением, силой и площадью сечения поршня.

Используем формулу для давления:

• P = F / S

где:

• P - давление (в Паскалях),
• F - сила (в Ньютонах),
• S - площадь сечения поршня (в квадратных метрах).

Перепишем формулу для площади:

• S = F / P.

Шаг 4: Подставим известные значения и найдем площадь сечения поршня.

Теперь подставим значения силы и давления:

• S = 0,981 Н / (1 * 10^6 Па) = 0,000000981 м².

Шаг 5: Преобразуем площадь в квадратные сантиметры.

Так как 1 м² = 10,000 см², преобразуем площадь:

• S = 0,000000981 м² * 10,000 см²/м² = 0,00981 см².

Ответ: Площадь сечения поршня составляет примерно 0,00981 см².