II. Молекулярная физика и термодинамика. II. 1. В закрепленном вертикальном цилиндре площадью сечения s под гладким тонким поршнем массой m находится идеальный газ

II.1. В закрепленном вертикальном цилиндре площадью сечения S под гладким тонким поршнем массой m находится идеальный газ. Поршень находится в равновесии посередине цилиндра. В некоторый момент поршень начинают медленно вытаскивать из цилиндра. Какое значение примет прикладываемая к поршню сила в тот момент, когда поршень достигнет верхнего края цилиндра? Температура газа остается неизменной. Атмосферное давление p 0.

II.2. На рис. 53 представлена зависимость дав-ления p от объема V идеального газа. Найти из-

Рис. 53

p 2= 60 кПа газу было сообщено количество теп-лоты Q = 200 Дж. В исходном состоянии объем

газа был равен V = 2 л.

нем создан вакуум. Поршень удерживается в равновесии легкой пружиной, помещенной между поршнем и крышкой цилиндра (см. рис. 54). Пружина не деформирована, если поршень располагается у дна цилиндра. Какое количество теплоты Q нужно сообщить газу, чтобы его объем увели-

Рис. 54 чился в n =1, 5 раза? Универсальная газовая постоянная

R =8, 3 Дж/(моль·К). Теплоемкостью сосуда, потерями теплоты и трени-ем пренебречь.

Условия задач

II.4. В цилиндре под поршнем находятся смесь воздуха с насыщен-ным водяным паром и вода. Масса воды равна массе водяного пара. Ес-ли изотермически уменьшить объем смеси в k = 2 раза, то ее давление увеличится в n =1, 5 раза. Во сколько раз изменится давление смеси,

если ее объем не уменьшать, а увеличивать при той же температуре до тех пор, пока вся вода не испарится?

II.5. В закрытом с одного конца цилиндрическом сосуде находятся два тонких поршня, способных переме-

щаться без трения и разделяющих про-странство внутри сосуда на два отсека (см. рис. 55). В левом отсеке заключен водяной пар при давлении p, а в правом – воздух

при том же давлении, причем длины отсе- Рис. 55 ков одинаковы и равны L. Правый пор-

шень медленно передвинули влево на расстояние l. На какое расстоя-ние x сместится при этом левый поршень? Температуру пара и воздуха считать постоянной. Давление насыщенного водяного пара при этой температуре равно 2 p.