Примéним к газу I начало термодинамики:
Q=ΔU+A
где Q - теплота, сообщённая газу,
ΔU - изменение внутренней энергии газа,
A - работа, совершённая газом.
По условию задачи газ сжимается внезапно. Это значит, что теплообмен с окружающей средой не происходит, и Q=0.
Процессы, протекающий при отсутствии теплообмена с окружающей средой, называются адиабатными.
Тогда ΔU+A=0
Перепишем равенство в виде: ΔU-A'=0
где A'=-A - работа, совершенная над газом при его сжатии.
Получаем: ΔU=A'
Следовательно, при внезапном сжатии газа его внутренняя энергия увеличится.
Внутренняя энегрия идеального газа определяется по формуле:
U=[1/(γ-1)]*ν*R*T
где γ - показатель адиабаты газа,
ν - количество вещества газа,
R - мольная газовая постоянная,
T - температура газа.
Об увеличении внутренней энергии газа будет свидетельствовать повышение его температуры.
Дано:
m=2000 кг.
V=0,5 м^3.
F=?
______
Воспольуземся вторым законом Ньютона. Сказано - что подъем равномерный. Т.е. сумма всех сил, действующих на плиту равна нолю. Из это получаем: сила тяжести направлена вниз, Архимедова сила направлена вверх, и искомая нами сила направлена тоже вверх.
F(Арх)+F-F(тяжести)=0.
Формула силы Архимеда:
Где p - плотность воды, V - объем плиты.
Сила тяжести же равна, согласно формуле:
Наша формула примет вид:
Считаем:
F=10*(2000-1000*0,5)=10*1500=15000 Н.
ответ: F=15 кН.