стеклянная бутылка вместимостью Vв=0,5 литра=0.5*10^-3 м3
и массой М= 200 грамм =0.2 кг плавает в воде. какое количество воды m1 нужно налить в бутылку, чтобы она утонула? плотность стекла рс= 2500 кг/м3, плотность водырв= 1000 кг/м3
условие "непотопления"
(бутылка по горлышко в воде и часть бутылки заполнена водой)
вес бутылки+вес воды в бутылке=сила Ахимеда
m1-масса воды в бутылке
V1-объем воды в бутылке
Vв-внутренний объем бутылки
Vн-наружний объем бутылки
Vб=Vн-Vв=M/рс
Fa=m2*g
m2-масса вытесненной бутылкой воды
Mg+m1g=Fa
Mg+m1g=m2*g , сократим g
M+m1=m2=Vн*рв=(Vв+Vб)*рв=(Vв+М/рс)*рв
m1=(Vв+М/рс)*рв-M
Подставим численные данные
m1=(0.5*10^-3+0,2/2500)*1000-0,2 =0,38 кг=380 г
V1=m1/pв=0,38 кг/1000 =0.38 л
ответ количество воды в бутылке =0,38 кг=380 г или =0.38 л
Первый закон термодинамики:
Q = ΔU + A, где
Q – подведённое количество теплоты, Дж;
ΔU – изменение внутренней энергии газа, Дж;
A – работа газа, Дж.
ΔU = 3/2*ν*R*ΔT, где
ν – количество вещества, моль;
R = 8,314 Дж/(моль*К) – универсальная газовая постоянная;
ΔT = 800 К - 400 К = 400 К – изменение температуры.
Видимо, поршень может двигаться. Будем считать, что без трения. Тогда это изобарный процесс. При изобарном процессе:
A = p*ΔV = ν*R*ΔT (это следует из уравнения Клапейрона–Менделеева).
Тогда для изобарного процесса (всегда):
Q = 3/2*ν*R*ΔT + ν*R*ΔT = 5/2*ν*R*ΔT.
Q = 5/2 * 2 моль * 8,314 Дж/(моль*К) * 400 К = 16628 Дж ≈ 16,6 кДж.
Если же поршень стоит "намертво", т.е. не перемещается, то объём не меняется, и это изохорный процесс. Думаю, имелось в виду первое, но и для этого приведу решение.
Первый закон термодинамики:
Q = ΔU + A
Работа газа A в изохорном процессе равна 0 (т.к. газ ни расширяется, ни сжимается).
Q = ΔU = 3/2*ν*R*ΔT
Q = 3/2 * 2 моль * 8,314 Дж/(моль*К) * 400 К = 9976,8 Дж ≈ 10,0 кДж.