Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 13831
2020-03-29 
Горизонтально расположенный теплоизолированный цилиндрический сосуд разделен на два отсека неподвижной теплопроводящей перегородкой. Второй отсек отделен от атмосферы подвижным и не проводящим тепло поршнем. Оба отсека наполнены азотом, система находится в равновесии. Газ в первом отсеке быстро нагревают. Известно, что с момента сразу после нагрева до восстановления теплового равновесия суммарная внутренняя энергия газа изменилась на $\Delta U$. Найдите изменение внутренней энергии $\Delta U_{1}$ азота в первом отсеке за тот же промежуток времени. Теплоемкостью сосуда и поршней можно пренебречь.
Решение:
Сосуд теплоизолирован, поэтому первое начало термодинамики выглядит так:
$0 = \Delta U + p_{0} \Delta V_{2}$,
где $p_{0}$ - атмосферное давление, $\Delta V_{2}$ - изменение объема второго отсека. Запишем уравнение состояния газа во втором отсеке:
$p_{0} \Delta V_{2} = \nu_{2} R \Delta T_{2}$
и первое начало термодинамики для обоих газов:
$\Delta U_{1} + \Delta U_{2} + p_{0} \Delta V_{2} = \Delta U_{1} + \frac{5}{2} \nu_{2} R \Delta T_{2} + p_{0} \Delta V_{2} = \Delta U_{1} - \frac{7}{2} \Delta U = 0$.
Отсюда получаем
$\Delta U_{1} = \frac{7}{2} \Delta U$.
Горизонтально расположенный теплоизолированный цилиндрический сосуд разделен на два отсека неподвижной теплопроводящей перегородкой. Второй отсек отделен от атмосферы подвижным и не проводящим тепло поршнем. Оба отсека наполнены азотом, система находится в равновесии. Газ в первом отсеке быстро нагревают. Известно, что с момента сразу после нагрева до восстановления теплового равновесия суммарная внутренняя энергия газа изменилась на $\Delta U$. Найдите изменение внутренней энергии $\Delta U_{1}$ азота в первом отсеке за тот же промежуток времени. Теплоемкостью сосуда и поршней можно пренебречь.
Решение:
Сосуд теплоизолирован, поэтому первое начало термодинамики выглядит так:
$0 = \Delta U + p_{0} \Delta V_{2}$,
где $p_{0}$ - атмосферное давление, $\Delta V_{2}$ - изменение объема второго отсека. Запишем уравнение состояния газа во втором отсеке:
$p_{0} \Delta V_{2} = \nu_{2} R \Delta T_{2}$
и первое начало термодинамики для обоих газов:
$\Delta U_{1} + \Delta U_{2} + p_{0} \Delta V_{2} = \Delta U_{1} + \frac{5}{2} \nu_{2} R \Delta T_{2} + p_{0} \Delta V_{2} = \Delta U_{1} - \frac{7}{2} \Delta U = 0$.
Отсюда получаем
$\Delta U_{1} = \frac{7}{2} \Delta U$.
