Logo
Logo

Нагрев газа в цилиндре

Как показано на рисунке, в вертикальном теплоизолированном цилиндре высотой $H$ и площадью внутреннего сечения $S$ находится теплоизолирующий поршень $A$ массой $m$, разделяющий цилиндр на верхнюю и нижнюю части. Поршень может двигать вверх-вниз без трения о стенки цилиндра. Две лёгкие пружины с коэффициентами жёсткости $k_1$ и $k_2$ ($k_1\neq k_2$) соединяют последовательно верхнюю часть цилиндра с $A$. Сверху над $A$ вакуум, а под ним — некоторое количество идеального газа. Изначально система находилась в равновесии, высота $A$ (т.е. расстояние между нижней частью цилиндра и нижней частью поршня) и суммарное сжатие двух пружин равны $h_1=\frac{H}{4}$. Теперь электрический нагреватель $R$ включают в сеть, и $A$ начинает подниматься. Когда система достигает равновесия, высота поршня становится равной $h_2=\frac{3}{4}H$. Молярная теплоёмкость газа при постоянном объёме равна $\frac{3}{2}R$, где $R$ – универсальная газовая постоянная. Пружины в процессе задачи подчиняются закону Гука.

1  10.00 Найдите тепло $\Delta Q$, которое было подведено к газу в описанном процессе.