4. Каково будет изменение положения поршня, если на него положить груз массой 350 кг и нагреть газ до 127 °C? Учесть

Содержание: Физика - Изменение положения поршня в вертикальном цилиндрическом сосуде

Инструкция:
Для решения этой задачи нам потребуется использовать закон Гей-Люссака, который гласит, что при постоянном объеме и постоянной массе газа его давление пропорционально температуре.

Для начала, найдем давление газа в начальном состоянии. Из условия задачи известно, что масса поршня составляет 50 кг, а площадь основания сосуда равна 0,01 м². Поэтому давление газа в начальном состоянии можно найти, используя формулу:

\[ P = \frac{{m \cdot g}}{{A}} \],

где P - давление газа, m - масса поршня, g - ускорение свободного падения, A - площадь основания сосуда.

Затем, найдем давление газа в конечном состоянии. Из условия задачи известно, что газ был нагрет до 127 °C. Температуру необходимо преобразовать в Кельвины, добавив 273,15. Теперь мы можем найти давление газа в конечном состоянии, воспользовавшись законом Гей-Люссака:

\[ \frac{{P_1}}{{T_1}} = \frac{{P_2}}{{T_2}} \],

где P₁ и T₁ - давление и температура в начальном состоянии соответственно, P₂ и T₂ - давление и температура в конечном состоянии соответственно.

Наконец, можно найти изменение положения поршня с помощью закона Архимеда. Известно, что поршень находится на высоте 0,5 м от дна сосуда, а трение о стенки нет. Сила Архимеда можно рассчитать, используя формулу:

\[ F_{\text{Арх}} = \rho \cdot g \cdot V_{\text{д}} \],

где F_{\text{Арх}} - сила Архимеда, ρ - плотность газа, g - ускорение свободного падения, V_{\text{д}} - объем смещения.

Теперь мы можем рассчитать смещение поршня, используя формулу:

\[ \Delta h = \frac{{F_{\text{Арх}}}}{{A}} \],

где Δh - изменение положения поршня, A - площадь основания сосуда.

Пример:
Для решения данной задачи, нам необходимо сначала рассчитать давление газа в начальном состоянии, затем в конечном состоянии, и, наконец, вычислить изменение положения поршня с помощью закона Архимеда.

Совет:
Для лучшего понимания и запоминания формул и законов физики, рекомендуется регулярно повторять материал, проводить практические эксперименты и просматривать примеры решения подобных задач.

Ещё задача:
Средний объем газа в начальном состоянии равен 3 м³ при температуре 27 °C и давлении 2 атмосферы. Какое будет давление газа, если его объем увеличится до 4 м³ при постоянной температуре?