Визначити силу необхідно для закриття отвору бідоні з водою який знаходиться на глибині 20 см від поверхні води якщо площа отвору 254 мм квадратні​

Обозначим объём каждого отсека через V.
Происходит изобарическое расширение идеального газа.

p·V = (p - Δp)(V + ΔV)
p·V = p·V + p·ΔV - Δp·V - Δp·ΔV
Δp·V = (p - Δp)ΔV
ΔV = Δp/(p - Δp) · V

Суммарный объём газа в двух отсех при уже вылетевшей пробке:
V + (V + ΔV) = 2V + Δp/(p - Δp) · V = (2p - Δp)/(p - Δp) · V

Обозначим установившееся давление через p₁. Тогда закон Бойля-Мариотта для начального и конечного состояний газа:
p·2V = p₁·(2p - Δp)/(p - Δp) · V
2p = p₁·(2p - Δp)/(p - Δp)
p₁ = 2p·(p - Δp)/(2p - Δp)
p₁ = 2·84·(84 - 21)/(2·84 - 21) = 2·4·21·3·21/(8·21-21) = 24·21²/7·21 = 24·3 = 72 кПа

Дано:

Масса: m = 25 г = 0,025 кг.

Начальная температура льда: t₁ = -5 °C.

Температура плавления льда: t₂ = 0 °C.

Температура кипения воды: t₃ = 100 °C.

Конечная температура пара: t₄ = 110 °C.

Удельная теплоёмкость воды: c = 4200 Дж/(кг × °С).

Найти нужно общую теплоту: Q - ?

Решение:

1. Общая теплота состоит из теплоты нагревания льда до температуры плавления, теплоту плавления льда, теплоты нагревания воды до температуры кипения, теплоты парообразования воды и теплоты нагревания пара до конечной температуры, получаем следующую формулу:

2. Теплота нагревания льда:

где Дж/(кг × °С) - удельная теплоёмкость льда.

3. Теплота плавления льда:

где Дж/кг - удельная теплота плавления льда.

4. Теплота нагревания воды:

где Дж/(кг × °С) - удельная теплоёмкость льда.

5. Теплота парообразования воды:

где Дж/кг - удельная теплота парообразования воды.

6. Теплота нагревания пара:

где Дж/(кг × °С) - удельная теплоёмкость пара.

7. Итоговая формула:

Численно получим:

(Дж).

Переведём в килоджоули: Q = 77062.5 Дж ≈ 77,1 кДж.

ответ: 77,1 кДж.