Кубический сосуд объемом 8 • 10~3 м3 заполнен воздухом при атмосферном давлении 105 Па и температуре 27 °С. Сосуд закрыли и нагрели до температуры 150 °С. Какая сила будет действовать на одну из граней кубического сосуда со стороны находящегося в нем воздуха?
от

1 Ответ

дано:  
V = 8 * 10^-3 м³,  
P0 = 105 Па,  
T0 = 27 °C = 300 K (переводим в Кельвины),  
T1 = 150 °C = 423 K.

найти:  
силу действующую на одну из граней кубического сосуда F.

решение:  
Сначала найдем новое давление P1 в сосуде, используя закон Бойля-Мариотта и уравнение состояния газа:

(P0 * V) / T0 = (P1 * V) / T1.

Сократим V с обеих сторон уравнения:

P0 / T0 = P1 / T1.

Теперь выразим P1:

P1 = P0 * (T1 / T0).

Подставим известные значения:

P1 = 105 Па * (423 K / 300 K).

Вычислим P1:

P1 ≈ 105 * 1.41 ≈ 148.05 Па.

Теперь, когда мы знаем новое давление P1, можем найти силу F, действующую на одну из граней кубического сосуда. Площадь одной грани куба A можно вычислить, зная объем V и формулу для объема куба V = a^3, где a - длина ребра куба.

Найдем длину ребра:

a = V^(1/3) = (8 * 10^-3)^(1/3) ≈ 0.2 м.

Теперь найдем площадь грани A:

A = a^2 = (0.2)^2 = 0.04 м².

Теперь можем найти силу F:

F = P1 * A.

Подставим значение давления P1 и площади A:

F = 148.05 Па * 0.04 м².

Вычислим F:

F ≈ 5.922 Н.

ответ:  
Сила, действующая на одну из граней кубического сосуда, составляет примерно 5.92 Н.
от