Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 12728
2020-01-17 
Сосуд объемом $V = 10 л$ с площадью поперечного сечения $S = 0,01 м^{2}$ разделен пополам тяжелым поршнем массой $m = 1 кг$, который может двигаться без трения. В каждой половине сосуда содержится $m = 5 г$ воды, а воздух откачан. Температура сосуда и его содержимом поддерживается равной $T = 350 К$. Поршень сдвигают от середины на расстояние $d = 1 см$ и отпускают. Как будет двигаться поршень? Как зависит характер движения поршня от температуры сосуда?
Решение:
Рассчитаем вспомогательную величину, а именно давление порции водяного пара массой $m = 5 г$ при данных условиях:
$p = \frac{mRT}{ \frac{MV}{2}} = 1,6 \cdot 10^{5} Па$.
Видно, что это значение превышает даже 1 атм - давление насыщенного пара при более высокой температуре $T_{1} = 373 К$ (т.е. $+ 100^{ \circ} С$). Значит, в обеих частях сосуда пар будет насыщенным (испарится не вся вода), давления с двух сторон поршня будут одинаковыми, а поршень так и останется в новом положении.
Если увеличить температуру до такой степени, что испарится вся вода, то получится стандартная задача "про колебания поршня".
Сосуд объемом $V = 10 л$ с площадью поперечного сечения $S = 0,01 м^{2}$ разделен пополам тяжелым поршнем массой $m = 1 кг$, который может двигаться без трения. В каждой половине сосуда содержится $m = 5 г$ воды, а воздух откачан. Температура сосуда и его содержимом поддерживается равной $T = 350 К$. Поршень сдвигают от середины на расстояние $d = 1 см$ и отпускают. Как будет двигаться поршень? Как зависит характер движения поршня от температуры сосуда?
Решение:
Рассчитаем вспомогательную величину, а именно давление порции водяного пара массой $m = 5 г$ при данных условиях:
$p = \frac{mRT}{ \frac{MV}{2}} = 1,6 \cdot 10^{5} Па$.
Видно, что это значение превышает даже 1 атм - давление насыщенного пара при более высокой температуре $T_{1} = 373 К$ (т.е. $+ 100^{ \circ} С$). Значит, в обеих частях сосуда пар будет насыщенным (испарится не вся вода), давления с двух сторон поршня будут одинаковыми, а поршень так и останется в новом положении.
Если увеличить температуру до такой степени, что испарится вся вода, то получится стандартная задача "про колебания поршня".
