Бочка Паскаля. По указанию Паскаля, крепкую дубовую бочку до краев наполнили водой и наглухо закрыли крышкой. В небольшое отверстие в крышке заделали конец вертикальной стеклянной трубки такой длины, что конец ее оказался на уровне второго этажа. Выйдя на балкон, Паскаль принялся наполнять трубку водой. Не успел он вылить и десятка стаканов, как вдруг, к изумлению обступивших бочку зевак, бочка с треском лопнула. Ее разорвала непонятная сила. Паскаль убеждается: да, сила, разорвавшая бочку, вовсе не зависит от количества воды в трубке. Все дело в высоте, до которой трубка была заполнена. Далее проявляется удивительное свойство воды - передавать давление, создаваемое на ее поверхности (в бочке) по всему объему, каждой точке стенки или дна бочки. Так он приходит к открытию закона, получившего его имя.
Объяснение:
Дано:
p - const
V₁=2 м³
t₁=15 ⁰C T₁=273+15=288 К
V₂=3 м³
Q=837 кДж
T₂ - ?
p - ?
A - ?
1) Поскольку давление не изменяется, то температуру найдем из закона Гей-Люссака:
T₂/T₁=V₂/V₁
T₂=(V₂/V₁)*T₁ = (3/2)*288 = 432 К или t₂=432-273 = 159 ⁰C
2) Количество теплоты, сообщенное газу при изобарическом процессе:
Q=(m/M)*R*(T₂-T₁)*(i/2+1)
Число степеней свободы для воздуха:
i=6
Молярная масса:
M=0,029 кг/моль
Найдем массу:
837000*0,029=m*8,31*(159-15)*(6/2+1)
24273=m*4787
m≈5,1 кг
Найдем давление:
p*V₁=(m/M)*R*T₁
p*2=(5,1/0,029)*8,31*288
p≈0,24 МПа
3) Работа:
A=p*(V₂-V₁) = 240 000*(3-2)= 240 кДж
Выйдя на балкон, Паскаль принялся наполнять трубку водой. Не успел он вылить и десятка стаканов, как вдруг, к изумлению обступивших бочку зевак, бочка с треском лопнула. Ее разорвала непонятная сила. Паскаль убеждается: да, сила, разорвавшая бочку, вовсе не зависит от количества воды в трубке. Все дело в высоте, до которой трубка была заполнена.
Далее проявляется удивительное свойство воды - передавать давление, создаваемое на ее поверхности (в бочке) по всему объему, каждой точке стенки или дна бочки.
Так он приходит к открытию закона, получившего его имя.