Задача по молекулярной физике №1

В вертикальном цилиндре с гладкими стенками под невесомым поршнем находится ν =50  моль газа, занимающего объём V = 1 м3  при температуре T = 500 К.  С какой силой надо действовать на поршень перпендикулярно его поверхности, чтобы он оставался неподвижным? Атмосферное давление pa = 100  кПа , площадь поршня S =20 см2.  (Ответ дайте в ньютонах.)

Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:

pV =νRT

где p  — давление газа, V  — объём, ν  — количество вещества, R  — универсальная газовая постоянная, T  — абсолютная температура.
Давление внутри сосуда:

p1 = νRT      V

p1 = 50 моль⋅8,31 Д-ж∕(моль⋅К)⋅500 К-= 207,75 кПа                  1 м3

Так как давление внутри больше атмосферного, то чтобы поршень находился в равновесии, необходимо действовать силой вниз, чтобы уравновесить силы:

p1S − F − paS = 0

F = p1S − paS = (p1 − pa)S

F = (207,75− 100)⋅103 Па ⋅20 ⋅10−4 м2 = 215,5 Н

Оцените статью
Я решу все!