1. Определим суммарную силу Архимеда с учетом того, что нижний шар погружен в жидкость полностью, а верхний только наполовину своего объема:
FA=p0gV+1/2p0gV=3/2p0gV;
3. Условие плавания верхнего шара, который погружен в воду с плотностью p0 наполовину и имеет в три раза меньшую плотность, чем нижний шар
p+3p=p0/2;
4p=p0/2;
p=1/8po.
FA=p0gV+1/2p0gV=3/2p0gV;
2. Условие равновесия шаров, соединенных нитью:
4mg-FA=T;
3. Условие плавания верхнего шара, который погружен в воду с плотностью p0 наполовину и имеет в три раза меньшую плотность, чем нижний шар
p+3p=p0/2;
4p=p0/2;
p=1/8po.
4. Перепишем условие равновесия шаров, соединенных нитью
1/8p0gV+3/8p0gV-3/2p0gV=T;
T=p0gV=10^3*10*10^-6=1*10^-2Н.
U = 5/2 νRT ;
∆U = 5/2 νR∆T = 5/2 νR (T2–T1) ;
∆U = [5/2] m/μ R (T2–T1) ≈ (2.5*20/28)*8.315*150 ≈ 75*1663/56 ≈
≈ 2230 Дж ≈ 2.230 кДж ;
Из уравнения идеального газа:
P1 V1 = νR T1 ;
P1 V2 = νR T2 ;
Вычитаем:
P1 ( V2 – V1 ) = νR ( T2 – T1 ) = A ;
A = [m/μ] R ( T2 – T1 ) ≈ (20/28)*8.315*150 ≈ 8315*3/28 ≈ 891 Дж ;
Газ нагревается, и совершает при этом работу, и на всё это нужна теплота от внешнего источника:
Q = ∆U + A = 5/2 νR (T2–T1) + νR (T2–T1) = 7/2 νR (T2–T1) ;
Q = [7/2] m/μ R (T2–T1) ≈ (3.5*20/28)*8.315*150 ≈ 8315*3/8 ≈
≈ 3120 Дж ≈ 3.120 кДж .