В цилиндрическом сосуде с площадью основания 420 см² находится аргон массой 10 грамм, сжатый поршнем. Масса поршня 3 кг. При изобарном нагревании воздуха поршень совершил работу, равную 2,2 кДж. На какую высоту в см при этом поднимется поршень? Наружное давление принять за нормальное атмосферное.

Для решения этой задачи можно использовать формулу работы: Работа (А) = сила (F) × расстояние (h)

Масса поршня (m) = 3 кг = 3000 г Масса аргона (m₂) = 10 г Масса воздуха (m₁) = масса поршня (m) + масса аргона (m₂) = 3000 г + 10 г = 3010 г

Сила (F) = масса воздуха (m₁) × ускорение свободного падения (g) g ≈ 9,8 м/с²

Работа (А) = Форус (F) × высота (h)

Из уравнения работы следует, что высота (h) = работа (А) ÷ Форус (F) где Форус (F) = масса воздуха (m₁) × ускорение свободного падения (g)

А = 2,2 кДж = 2200 Дж m₁ = 3010 г g ≈ 9,8 м/с²

h = А ÷ (m₁ × g) h = 2200 Дж ÷ (3010 г × 9,8 м/с²)

Выполняем расчёты: h ≈ 0,073 м h ≈ 7,3 см

При таком изобарном нагревании поршень поднимется на примерно 7,3 см.