Question

Бутылка, заполненная газом, при нормальном атмосферном давлении и температуре 27 °C плотно закрыта пробкой диаметром 2,5 см. Чтобы вытащить пробку из бутылки, её нагрели на 100 °С. Чему равна сила трения, удерживающая пробку в бутылке? Хелп​

Answer 1

Дано:

Pa=101325  Па

T1=300K

d=0,025  м

ΔT=100K

Найти:  F

Объем газа в бутылке и количество газа остаются неизменными, это изохорический процес. (Закон Шарля)

PaT1=P2T2      

T2=T1+ΔT        

PaT1=P2T1+ΔT        

P2=Pa(T1+ΔT)T1        

После нагревания бутылки с газом пробка остаётся неподвижной. Так происходит потому, что сумма силы трения и силы внешнего атмосферного давления, действующих на пробку,  равна силе давления газа внутри бутылки.

Fт+Fa=Fi      

Fт=Fi−Fa

Сила давления определяется произведением давления на площадь торца пробки S.

Fa=PaS          

Fi=P2S          

(7)S=πd24        

Fт=P2∗πd24−Paπd24      

Fт=Pa(T1+ΔT)T1∗πd24−Paπd24    

Fт=(πd24)∗(Pa(T1+ΔT)T1−Pa)    

Fт=(3,14∗0,02524)∗(101325∗(300+100)300−101325)    

Fт≈16,57  Н

Ответ: сила трения пробки 16,57 Н

Answer 2

Для определения силы трения, удерживающей пробку в бутылке, необходимо знать коэффициент трения между пробкой и материалом бутылки, а также силу, с которой пробка нагревается и расширяется при нагревании.

К сожалению, в предоставленных поисковых результатах не удалось найти конкретную информацию о коэффициенте трения между пробкой и материалом бутылки, а также о силе, с которой пробка нагревается и расширяется при нагревании. Поэтому, я не могу точно определить силу трения, удерживающую пробку в бутылке.

Однако, можно предположить, что при нагревании пробки на 100 °C, она расширится и создаст дополнительное давление внутри бутылки. Это дополнительное давление может помочь в выталкивании пробки из бутылки, преодолевая силу трения между пробкой и материалом бутылки.

Если у вас есть дополнительная информация о коэффициенте трения и силе нагревания пробки, я смогу дать более точный ответ.