2019-11-25
В цилиндре, снабженном поршнем, находится некоторая масса газа. В каком случае для нагревания этого газа до температуры $T$ потребуется больше тепла: если цилиндр находится в положении 1 или в положении 2 (рис.)? Начальная температура газа в обоих случаях одинакова.
Решение:
При нагревании газа при постоянном давлении он расширяется. Если цилиндр находится в положении 2, то газ прн расширении совершает работу, затрачиваемую на поднятие поршня, т. е. на увеличение потенциальной энергии поршня и на увеличение потенциальной энергии самого газа, так как при расширении газа в цилиндре центр тяжести газа поднимается. Эта работа совершается за счет подводимого к газу тепла. Если же цилиндр находится в положении 1, то поршень опускается. Работа по уменьшению потенциальной энергии газа и потенциальной энергии поршня совершается силой тяжести. Таким образом, из закона сохранения энергии следует, что в этом случае для нагревания газа до температуры $T$ потребуется меньше тепла, чем когда цилиндр находится в положении 2.