Масса стального шара:
m₁ = ρ₁V₁, где ρ₁ = 7800 кг/м³ - плотность стали
V₁ - объем стали, пошедший на изготовление шара
Масса пробкового шара:
m₂ = ρ₂V₂, где ρ₁ = 240 кг/м³ - плотность пробки
V₁ - объем пробки, пошедший на изготовление шара
Так как, по условию, m₁ = m₂, то:
ρ₁V₁ = ρ₂V₂ => V₂/V₁ = ρ₁/ρ₂ = 7800 : 240 = 32,5
Таким образом, учитывая, что размеры шаров одинаковые, можно утверждать, что объем стали в стальном шаре, по отношению к объему пробки в пробковом, меньше в 32,5 раза.
Оставшийся объем в стальном шаре, очевидно, занимает воздух.
Можно оценить размеры полости в стальном шаре.
Так как сталь занимает 1 часть объема шара (V₂), а весь шар составляют 32,5 части, то на полость внутри шара приходится:
Vₙ = 32,5V₂ - V₂ = 31,5V₂
В процентном отношении:
Vₙ = 100 : 32,5 · 31,5 ≈ 97% - занимает полость
V₂ = V - Vₙ = 100 - 97 = 3% - занимает сталь
при изобарном расширении, выполняется первое начала термодинамики:
, где а - совершаемая работа, δu - изменение внутреней энергии.
работа газа определяется по формуле: , где v - "ню"колическтва вещества (моль), r - универсальная газвая постояная (r = 8,31 дж/кг*к), δт - абсолютная температура.
изменение внутренй энергии газа (в данной случае одноатомного) определяем по формуле: где v - "ню"колическтва вещества (моль), r - универсальная газвая постояная (r = 8,31 дж/кг*к), δт - абсолютная температура.
данные две, выше написанные формулы подставляем в формулу первого начала термодинамики (при изобарном расширении): (1)
запишим уравнение менделеева -клайпирона: , где р - оказывающее давление (па), v - объём (м³), m - масса вещества (кг), m - малярная масса вещества (кг/моль), t - абсолютная температура (к), r– универсальная газовая постоянная (r = 8,31 дж/моль*к). так как процесс изобарный, то давление постоянно
т.е. р = const. тогда . подставиви данное выражение в формулу (1):
отсюда выразим объём: . чтобы объём увеличился в 5 раз:
или
ответ: чтобы объём увеличился в 5 раз, ему необходимо передать количество теплоты равное:
