Луч А с интенсивностью 1/2
Луч В с интенсивностью 1/8
Луч С с интенсивностью 1/32
Луч А должен встретиться с зеркалом всего 1 раз, и, судя по тому, что он возвращается навстречу входному лучу, это отражение от зеркала I и само это зеркало расположено перпендикулярно падающему и отражённому лучам, т.е. вертикально. Однако само расположение зеркала I пока непонятно, пока что в вертикальном положении оно может находиться в любом месте ящика.
Продолжим лучи внутрь ящика, рисунок 1
Лучи А и В пересекаются в точке, в которой находится зеркало II, рисунок 2. Геометрически линию зеркала можно построить как биссектрису тупого угла при пересечении лучей А и В. Интенсивность луча В 1/8, т.е. он должен испытать три встречи с зеркалом - первый раз пройти сквозь зеркало I, отразиться от зеркала II, и вновь пройти через зеркало I, каждый раз теряя половину интенсивности.
Из точки, пересечения луча C и зеркала II (выделена синим на рисунке 3) построим зеркально отражённый луч.
В точке пересечения этого построенного луча и луча В и находится наше вертикальное зеркало I, рисунок 4
Уберём в построения, и получим ход лучей и расположение зеркал в чёрном ящике, рисунок 5
Интенсивность луча С при этом 1/32, т.е. луч испытает пять событий встречи с зеркалом
- проходит через зеркало I
- отражается от зеркала II
- отражается от зеркала I
- отражается от зеркала II
- проходит сквозь зеркало I
Объяснение:
Дано:
i = 5 - число степеней свободы молекулярного водорода
T₁ = 290 K
T₂ = 319 K
p₂ = 5,5·10⁴ Па
Q = 37,5 Дж
V - ?
p₁ - ?
1)
Поскольку V - const, то работа газом не совершается:
A = 0
Тогда по первому началу термодинамики:
Q = ΔU + A
Изменение внутренней энергии:
ΔU = Q
При изохорическом процессе:
ΔU = ν·(i/2)·R·ΔT
Число молей:
ν = 2·ΔU / (R·ΔT)
ν = 2·37,5 / (8,31·(319-290)) ≈ 0,311 моль
2)
Тогда из закона Клапейрона-Менделеева:
p₂·V = ν·R·T₂
Объем:
V = ν·R·T₂ / p₂ = 0,311·8,31·319 / (5,5·10⁴) ≈ 0,015 м³ или
V = 15 л
3)
Давление:
p₁ = ν·R·T₁ / V = 0,311·8,31·290 / (0,015) ≈ 50 000 Па
или p₁ = 5·10⁴ Па
