Найдите работу, которую нужно затратить, чтобы вынуть одну половинку диэлектрика из плоского конденсатора, если напряжение между пластинами поддерживается постоянным и равным u=300в. площадь пластин s=250см^2 , расстояние между пластинами d=1,0см, а диэлектрическая проницаемость диэлектрика = 3,0 .
Объяснение:
Дано:
p - const
V₁=2 м³
t₁=15 ⁰C T₁=273+15=288 К
V₂=3 м³
Q=837 кДж
T₂ - ?
p - ?
A - ?
1) Поскольку давление не изменяется, то температуру найдем из закона Гей-Люссака:
T₂/T₁=V₂/V₁
T₂=(V₂/V₁)*T₁ = (3/2)*288 = 432 К или t₂=432-273 = 159 ⁰C
2) Количество теплоты, сообщенное газу при изобарическом процессе:
Q=(m/M)*R*(T₂-T₁)*(i/2+1)
Число степеней свободы для воздуха:
i=6
Молярная масса:
M=0,029 кг/моль
Найдем массу:
837000*0,029=m*8,31*(159-15)*(6/2+1)
24273=m*4787
m≈5,1 кг
Найдем давление:
p*V₁=(m/M)*R*T₁
p*2=(5,1/0,029)*8,31*288
p≈0,24 МПа
3) Работа:
A=p*(V₂-V₁) = 240 000*(3-2)= 240 кДж
(1.1)
где - угловое ускорение, m - момент внешних сил.
для экспериментального доказательства этого соотношения в работе используется маятник обербека (рис.3). он состоит из четырех стержней a и двух шкивов различного радиуса r1 и r2, укрепленных на одной горизонтальной оси. по стержням могут перемещаться и закрепляться в нужном положении четыре (по одному на каждом стержне) груза одинаковой массы m'. при груза массы m, прикрепленного к концу намотанной на тот или иной шкив нити, маятник может приводиться во вращение.
пренебрегая силами трения и считая нить невесомой и нерастяжимой, можем написать: уравнение вращательного движения маятника