Задача 3
Содержание ↑
В вертикальном теплоизолированном цилиндре под тяжёлым подвижным поршнем находится одноатомный идеальный газ, занимающий объём V. На поршень ставят груз, имеющий массу вдвое большую, чем масса поршня. Найдите объём газа в новом положении равновесия. Давлением над поршнем и трением поршня о стенки цилиндра можно пренебречь.
Возможное решение
Содержание ↑
Запишем для начального состояния n молей газа уравнение Клапейрона‒ Менделеева:
(mg/S)·V = νRT1
Здесь m – масса поршня, S – площадь его сечения, T1 – начальная температура газа. Для конечного состояния, в котором газ занимает объём V2:
(3mg/S)·V2 = νRT2
Из закона сохранения энергии, применённого для системы «газ + поршень + груз», следует:
3/2·νR(T2 – T1) = 3mg·(V – V2)/S
Решая систему уравнений, получаем:
V2 = 3/5 · V
"А какова природа силы трения?"
При соприкосновении тел, некоторые молекулы этих тел сближаются на расстояния лежащие в пределах от размеров молекул до 2 размеров молекул и, потому испытывают взаимное притяжение. Эти силы противятся изменению сложившегося статуса. Их суммарное (среднее) притяжение и есть силы трения. То есть, исчезновение сил трения, означает исчезновение сил межмолекулярного взаимодействия.
Ежели это случится, то весь мир, и мы, мой скорбящий читатель, тут же распадемся на атомы. И смесь атомов чистых веществ, проклиная нехорошего человека, придумавшего эту задачу (конечно, если смесь атомов умеет проклинать) взаимно сталкиваясь и разлетаясь наконец рассеется по космосу готовым стройматериалом для нового Горшечника, ежели таковой снова будет блуждать во тьме, пока не появится желание сказать "Да будет свет!"
Полагаю все остальные последствия не столь значительны, что бы о них писать, тем более их и не будет. Не будет вечно скользящих по земле тел (человеков и прочего). Не будет кпд 100%. Не будет ничего, кроме коктейля из атомов. Да и их не будет, электроны убегут. Останутся ядра элементов, которые держатся на ядерных взаимодействиях.