The solution at revision #14475 of , by astrosander. This is not the current version.

Условие

5.6.19. Поршень массы , закрывающий объем одноатомного газа при давлении и температуре , движется со скоростью . Определите температуру и объем газа при максимальном сжатии. Система теплоизолирована, теплоемкостями поршня и сосуда пренебречь.

К задаче $5.6.19$
К задаче

Решение

Запишем первое начало термодинамики:

У нас система теплоизолирована, поэтому . Газ увеличивает свою внутреннюю энергию за счёт работы, выполняемой поршнем по адиабатическому сжатию газа. Эта работа равна изменению кинетической энергии поршня. При максимальном сжатии скорость поршня в конце процесса равна 0, то есть вся кинетическая энергия поршня переходит во внутренюю энергию газа:

Для молей одноатомного идеального газа изменение внутренней энергии:

Приравняем (1) и (2):

Выразим отсюда :

Запишем уравнение Менделеева-Клейперона: . Тогда выражение (3) можно записать:

Так как у нас процесс адиабатический, то запишем уравнение адиабаты:

где - показатель адиабаты для одноатомного идеального газа.

Для двух состояний уравнение примет вид:


Подставим (4) в (5):

Показатель степени:

Окончательно:

Ответ