Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 13925
2020-04-04 
В комнате объемом $V = 75 м^{3}$ температура воздуха такая же, как на улице, т.е. $t_{1} = - 20^{ \circ} С$. Включают электрокамин, и он медленно прогревает воздух в комнате до $t_{2} = +23^{ \circ} С$ . Часть воздуха при этом выходит наружу через плотно закрытую форточку. Найдите изменение внутренней энергии воздуха в комнате и работу, которую совершает воздух при расширении наружу. Атмосферное давление принять равным $p_{a} = 10^{5} Па$.
Решение:
По условию задачи, в силу не герметичности помещения, процесс изобарный. Внутренняя энергия воздуха в комнате равна
$U = \nu C_{V}T = \nu \cdot \frac{5}{2} RT = \frac{5}{2} p_{0}V$,
т.е. зависит от температуры. Значит, внутренняя энергия воздуха в комнате не меняется. Теперь найдем работу газа. Запишем уравнение состояния для воздуха в комнате после прогрева:
$p_{0}V = \nu_{2}RT_{2}$
и для того же количества воздуха в комнате в начальный момент:
$p_{0} (V - \Delta V ) = \nu_{2} RT_{1}$,
где $\Delta V$ - объем газа, вышедшего на улицу. Работа совершается при постоянном давлении, поэтому
$A = p_{0} \Delta V$.
Отсюда получаем
$A = p_{0} V \left ( 1 - \frac{T_{1} }{T_{2} } \right ) = 1 МДж$.
В комнате объемом $V = 75 м^{3}$ температура воздуха такая же, как на улице, т.е. $t_{1} = - 20^{ \circ} С$. Включают электрокамин, и он медленно прогревает воздух в комнате до $t_{2} = +23^{ \circ} С$ . Часть воздуха при этом выходит наружу через плотно закрытую форточку. Найдите изменение внутренней энергии воздуха в комнате и работу, которую совершает воздух при расширении наружу. Атмосферное давление принять равным $p_{a} = 10^{5} Па$.
Решение:
По условию задачи, в силу не герметичности помещения, процесс изобарный. Внутренняя энергия воздуха в комнате равна
$U = \nu C_{V}T = \nu \cdot \frac{5}{2} RT = \frac{5}{2} p_{0}V$,
т.е. зависит от температуры. Значит, внутренняя энергия воздуха в комнате не меняется. Теперь найдем работу газа. Запишем уравнение состояния для воздуха в комнате после прогрева:
$p_{0}V = \nu_{2}RT_{2}$
и для того же количества воздуха в комнате в начальный момент:
$p_{0} (V - \Delta V ) = \nu_{2} RT_{1}$,
где $\Delta V$ - объем газа, вышедшего на улицу. Работа совершается при постоянном давлении, поэтому
$A = p_{0} \Delta V$.
Отсюда получаем
$A = p_{0} V \left ( 1 - \frac{T_{1} }{T_{2} } \right ) = 1 МДж$.
