Удар и трение — решение

Решение

Городская олимпиада (3-й этап) 2014 10 класс № 2

В 9 классе в курсе физики вы изучали две простейших модели удара: абсолютно упругий и абсолютно неупругий. В этом задании вам предстоит рассмотреть более сложные модели ударов, в ходе которых существенную роль играет сила трения, действующая во время удара.

1.1

1.1. В исходном состоянии давление, температура и объём газа равны соответственно , $комн$ , . Запишем уравнение состояния идеального газа:
$комн$

Откуда следует:
$комн П а м Дж моль К К м о л ь$

1.2

1.2. При адиабатическом «растягивании» на первом этапе газ будет охлаждаться. Далее, за счет теплообмена с водой, он будет иметь возможность заморозить её, только если температура газа окажется ниже температуры замерзания воды.

Пусть после увеличения объёма газа до на первом этапе температура газа стала равной . Тогда необходимым условием для изготовления льда будет $л$ . Так как процесс на первом этапе адиабатический, то справедливо соотношение:
$комн$

Условию $л$ тогда соответствует:
$комн л$

То есть минимальный объём:
$комн л м К К м л$

2. Кристаллизация

2.1

2.1. Примерная диаграмма, иллюстрирующая описанный процесс, изображена на рис. 1

Рисунок 1

Участок 1 – адиабатическое сжатие до объёма , далее на участке 2 газ изохорно нагревается за счёт теплообмена с замерзающей водой. Теплообмен идёт до тех пор, пока температура газа не сравняется с температурой кристаллизации воды $л$ . Далее участок 3 представляет собой адиабатическое сжатие до начального объёма . Наконец, участок 4 – изохорное охлаждение газа до комнатной температуры.

← Подсказки Режим тренировки →

Решение

Похожие задачи