Tematica: Termodinamica. Ecuatia termica de stare. Piston.
Nivel: avansat
Enunt problema:
Un piston subtire
care se poate misca fara frecari, initial blocat, imparte un cilindru orizontal
de lungime L in doua compartimente egale in care se afla gaz astfel incat
presiunea dintr-un compartiment este de k ori mai mare decat in celalalt.
Aflati deplasarea x a pistonului dupa ce este lasat liber.
Aplicatie: L =
40cm, k=3.
Rezolvare:
Ecuatia termica de stare (ecuatia Clapeyron-Mendeleev) este:
pV = νRT
In prima situatie, avem un cilindru impartit in doua
compartimente egale. Despre temperaturi nu se spune nimic, deci putem presupune
ca temperaturile gazului din cele doua compartimente sunt aceleasi.
Scriem ecuatia termica de stare pentru cele doua compartimente, in prima situatie
:p1V = ν1RT
p2V= ν2RT
Deci p1/p2
= ν1/ν2 = k
Deci ν1=kν2
In a doua situatie, dupa ce
pistonul este lasat liber, acesta se misca pana cand presiunile din cele
doua compartimente se egalizeaza. Gazul nu sufera modificari ale temperaturii,
deci putem presupune ca temperatura gazului din cele doua compartimente sunt
aceleasi.
Scriem ecuatia termica de stare pentru cele doua
compartimente, in a doua situatie:
pV1 = ν1RT
pV2= ν2RT
Deci V1/V2
= ν1/ν2 , raport despre care stiam din prima situatie ca
are valoarea k
Suntem intr-un cilindru, deci volumul compartimentelor se
calculeaza dupa formula: V = l*S
Deci l1
= kl2
Stim ca lungimea totala este L, deci l1 + l2
= L
l2
= L/(k+1)
Obtinem l2
= 40cm/4 = 10m
Cum in situatia initiala pistonul se afla la jumatatea
cilindrului, in prima situatie, l2 = 20cm.
Deci pistonul se deplaseaza
Aceasta problema provine din manualul de fizica clasa a zecea. Problema este din capitolul Termodinamica si are ca tematica ecuatia termica de stare. Capitolul Termodinamica face parte din materia pentru bacalaureat.
Daca vreti sa stiti mai multe despre termodinamica si despre fizica de a zecea, gasiti pe blog mai multe materiale.
Daca vreti sa pregatiti fizica pentru bac, poate va ajuta partenerii blogului cu diferite culegeri de probleme de fizica:
 |  |  |
