Дано:
Масса поршня (m) = 2 кг,
Количество теплоты (q) = 18 Дж,
Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с².
Найти:
На сколько поднимется поршень вследствие сообщенного количества теплоты.
Решение:
Сначала найдем работу, совершенную над газом при его нагревании. По первому закону термодинамики изменение внутренней энергии газа равно количеству полученной теплоты:
ΔU = q,
где ΔU - изменение внутренней энергии газа, q - количество теплоты.
Эта работа вызывает изменение потенциальной энергии системы "поршень + газ". Изменение потенциальной энергии связано с изменением высоты подъема поршня:
ΔU = mgh,
где m - масса поршня, g - ускорение свободного падения, h - изменение высоты.
Таким образом,
q = mgh,
h = q / (mg).
Подставляя известные значения:
h = 18 Дж / (2 кг * 10 м/с²) = 0.9 м.
Ответ:
Поршень поднимется на 0.9 м вследствие сообщенного количества теплоты.