Лифт опускается с постоянной скоростью. На полу лифта стоит теплоизолированный сосуд, открытый сверху. В сосуде под тяжёлым подвижным поршнем находится одноатомный идеальный газ. Изначально поршень находится в равновесии. В некоторый момент времени лифт начинает равноускоренно тормозить. Опираясь на законы механики и молекулярной физики, объясните, как при торможении лифта изменится температура газа в сосуде. Трением между поршнем и стенками сосуда, а также утечкой газа из сосуда пренебречь.
от

1 Ответ

При равнозамедленном движении лифта (торможении), в соответствии с законами механики, поршень в сосуде будет испытывать ускорение в ту же сторону, что и ускорение торможения лифта. Это приведет к изменению давления газа под поршнем.

Из закона Ньютона для массы, находящейся под действием ускорения: F = ma, где F - сила, m - масса, a - ускорение, следует, что при торможении лифта возникнет дополнительная сила, направленная вверх, воздействующая на поршень и газ в сосуде.

Поскольку газ является идеальным, его давление прямо пропорционально силе, действующей на поршень. Следовательно, при увеличении силы на поршень при торможении, давление на газ увеличится.

Учитывая, что давление газа пропорционально его температуре в идеальных условиях (уравнение состояния идеального газа PV = nRT), увеличение давления приведет к повышению температуры газа в сосуде. Таким образом, в результате торможения лифта температура газа в сосуде увеличится из-за увеличения давления.
от