Почему поостые механизмы не выйграша в работе

Дано: m = 0,3 кг   T0 = 320 K   3P0 (до) = P0 (после)   A - ?  ΔU - ?

Решение:

1) Целесообразно разделить задачу на два отрезка: изохорный процесс и изобарный.

Ясно, что при изохорном процессе работа не совершается и нам нужно рассматривать только изобарный процесс.

Получаем: A = P ΔV.

Преобразуем по Менделееву-Клапейрону: A = m R (T - T0) / M.

По условию, конечная температура равна начальной, т.е. T = 320 K. Начальная температура T0 - это конечная температура при изохорном процессе.

Так как процесс изохорный, то по закону Шарля получаем: 

3 P0 / T0 = P0 / T <=> 3T = T0 => T = T0 / 3 = 320 / 3 = 106,6 K

Теперь можем посчитать работу газа.

A = 3*10^-1 * 8,31 * 213,4 / 32*10^-3 = 16 625, 193 Дж

2) ΔU = 0, так как изменения температуры не происходит.

Плотность никеля:  ρ = 8,9 г/см³

Объем никеля:  

                  V = m/ρ = 4,8 : 8,9 ≈ 0,54 (см³)

Площадь поверхности куба:  

                   S = V/h = 0,54 : 0,0009 = 600 (см²)

Так как поверхность куба состоит из шести одинаковых квадратных граней, то площадь одной грани:

                    S₁ = 600 : 6 = 100 (см²)

И сторона куба:

                     а = √S₁ = √100 = 10 (см)

Объем куба:

                     V₀ = a³ = 1000 (см³)

Так как плотность стали   ρ₀ = 7,8 г/см³, то масса стального куба:

                     m₀ = ρ₀V₀ = 7,8 · 1000 = 7800 (г) = 7,8 кг