Водень, що займає обсяг 4 л і знаходиться під тиском 105 Па, адіабатно стиснутий до обсягу 1 л. Знайти роботу стиску і зміну внутрішньої енергії водню.
Дано: Решение. v₁ = 8 км/ч v₂ = 16 км/ч S = 48 км ========== t = ?
Четвертый идет пешком, трое едут 12 км и оставляют один велосипед. третий идет пешком, двое уезжают и едут еще 12 км (всего 24), где оставляют еще один велосипед. Второй идет пешком, первый проезжает еще 12 км (всего 36), где оставляет велосипед и идет пешком уже до базы.
Вариант предпочтительнее тем что в этом случае все четверо проходят одинаково минимальное расстояние пешком и проезжают одинаково максимальное расстояние на велосипеде. Очевидно, что в этом случае время движения всей группы до базы будет минимальным. Проверим: Четвертый, пока трое других едут 12 км за время t₁ = 12/16 = 3/4 (ч) пройдет пешком расстояние S₁ = v₁t₁ = 8 * 3/4 = 6 (км) после чего, пройдя еще 6 км за 3/4 часа сядет на оставленный третьим велосипед и поедет до базы: S₁' = S -S₁ = 48 - 12 = 36 (км) Время на это у него уйдет: t₁' = S₁'/v₂ = 36 : 16 = 2 1/4 (ч) = 2 ч 15 мин
У третьего маршрут будет выглядеть так: 12 км на велосипеде, 12 км пешком до велосипеда, оставленного вторым и 24 км на велосипеде до базы. У второго: 24 км на велосипеде, 12 км пешком до велосипеда, оставленного первым, и 12 км на велосипеде до базы. У первого: 36 км на велосипеде, 12 км пешком до базы. Средняя скорость движения каждого туриста при этом составит почти 15 км/ч:
Поскольку все четверо пройдут одинаковое расстояние пешком и проедут одинаковое расстояние на велосипеде, то общее время движения группы будет равняться времени движения одного туриста и составит: t = t₁ + t₁' = 2 * 3/4 + 2 1/4 = 3 3/4 (ч) = 3 часа 45 мин.
Согласно основному уравнению молекулярно-кинетической теории газа, средняя кинетическая энергия движений молекул газа связана с температурой следующим соотношением: Ек(ср) = 3*k*T/2. Где k - постоянная Больцмана, T - абсолютная температура газа. Средняя кинетическая энергия молекул газа Ек(ср) определяется формулой: Ек(ср) = m *Vср^2/2, где m - масса молекулы газа, Vср - средняя квадратичная скорость движения. m *Vср^2/2 = 3*k*T/2. Vср^2 = 3*k*T/m. Vср = √(3*k*T/m) Из формулы видно, что при увеличении температуры газа, средняя скорость движения молекул будет увеличиваться пропорционально корню квадратному температуре газа. При уменьшении температуры газа, средняя скорость движения молекул будет уменьшаться пропорционально корню квадратному температуре газа
v₁ = 8 км/ч
v₂ = 16 км/ч
S = 48 км
==========
t = ?
Четвертый идет пешком, трое едут 12 км и оставляют один велосипед. третий идет пешком, двое уезжают и едут еще 12 км (всего 24), где оставляют еще один велосипед. Второй идет пешком, первый проезжает еще 12 км (всего 36), где оставляет велосипед и идет пешком уже до базы.
Вариант предпочтительнее тем что в этом случае все четверо проходят одинаково минимальное расстояние пешком и проезжают одинаково максимальное расстояние на велосипеде. Очевидно, что в этом случае время движения всей группы до базы будет минимальным.
Проверим:
Четвертый, пока трое других едут 12 км за время t₁ = 12/16 = 3/4 (ч)
пройдет пешком расстояние S₁ = v₁t₁ = 8 * 3/4 = 6 (км)
после чего, пройдя еще 6 км за 3/4 часа сядет на оставленный третьим велосипед и поедет до базы:
S₁' = S -S₁ = 48 - 12 = 36 (км)
Время на это у него уйдет: t₁' = S₁'/v₂ = 36 : 16 = 2 1/4 (ч) = 2 ч 15 мин
У третьего маршрут будет выглядеть так: 12 км на велосипеде, 12 км пешком до велосипеда, оставленного вторым и 24 км на велосипеде до базы.
У второго: 24 км на велосипеде, 12 км пешком до велосипеда, оставленного первым, и 12 км на велосипеде до базы.
У первого: 36 км на велосипеде, 12 км пешком до базы.
Средняя скорость движения каждого туриста при этом составит почти 15 км/ч:
Поскольку все четверо пройдут одинаковое расстояние пешком и проедут одинаковое расстояние на велосипеде, то общее время движения группы будет равняться времени движения одного туриста и составит:
t = t₁ + t₁' = 2 * 3/4 + 2 1/4 = 3 3/4 (ч) = 3 часа 45 мин.
ответ: 3 часа 45 минут.