Каковы первоначальная температура и объем гелия, находящегося под поршнем в цилиндре, если при охлаждении газа до t = -23 °С поршень с лежащим на нем грузом общей массой m1= 16 кг совершает работу А = 400 Дж? Площадь поршня S= 200 см^2, атмосферное давление Po нормальное, масса гелия m = 5 г.
Процесс изобарический. Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для конечного состояния:
(1)
Давление равно сумме атмосферного плюс давление груза: (2)
С учетом (2) уравнение (1) можно переписать в виде:
(3)
Откуда объем в конечном состоянии: (4)
Работа при изобарическом процессе: (7) (8)
Начальный объем: (9)
Подставим исходные данные в (9) и вычислим начальный объем.
У меня получилось литра. Проверьте вычисления.
И снова уравнение Менделеева-Клапейрона, но в этот раз для начального состояния:
(10) (11)
Подставив данные в (11) и произведя вычисления находим начальную температуру:
K или