Question

Помогите пожалуйста!!! Чему равна площадь невесомого поршня в цилиндрическом сосуде, если под действием силы в 2Н газ под поршнем сжимается в 3 раза? Атмосферное давление 100 кПа.

Answer 1

Т.к. поршень невесомый, то можно считать, что поршень лежит горизонтально (я прикрепил поясняющий рисунок).

До того, как газ начали сжимать, его давление было равно атмосферному 100 кПа. То есть на поршень давил с одной стороны газ 100 кПа, а с другой давила атмосфера 100 кПа.

Если газ сжали в 3 раза (считаем, что его температура не поменялась), то его давление выросло в 3 раза – до 300 кПа.
Значит на поршень с одной строны давит газ 300 кПа, а с другой – атмосфера 100 кПа и ещё сила 2 Н.
Из условия равновесия поршня:
p_газа = p_атм + p_силы
Давление, создаваемое силой, p_силы = F/S, тогда:
p_газа = p_атм + F/S
Отсюда площадь поршня:
S = F/(p_газа - p_атм)
S = 2 Н /(300 кПа - 100 кПа)
S = 2 Н /200 кПа
S = 2 Н /200000 Па
S = 0,00001 м² = 10 мм²

Ответ: 10 мм²