Question

В теплоизолированном ( при исходной температуре 25С) цилиндре объёмом 4 л под поршнем площадью 20 см^2 и массой 5 кг находится углекислый газ. На поршень поставили гирю массой 5 кг. Насколько уменьшится при этом потенциальная энергия поршня и гири?

Answer 1

Сначала кажется, что процесс будет адиабатическим, но это не так: адиабатический процесс должен быть очень медленным, а этот таковым не будет. В этой задаче необходимо расписать закон сохранения энергии. Пусть высота цилиндра равна h, масса цилиндра и поршня m, площадь поршня S, а станет высота поднятия поршня h`. В начале (как только положили гирю) высота поднятия этой гири (если считать от конечного уровня гири) равна (h - h`). Значит, энергия этого груза, будучи равной потенциальной его энергии, равна mg (h-h). Внутренняя энегрия идеального двухатомного газа по формуле равна 
Тут я использую то, что давление газа изнутри компенсирует давление поршня. Значит, изначальная энергия системы равна . После остановки движения энергия груза станет равна 0, а внутренняя энергия газа станет равна