Григорий решил удивить друзей своей выдумкой, придумав новую температурную шкалу, в которой температура измеряется в градусах Гения (°G). Он её привязал к температурной шкале Цельсия таким образом, что t1°G=0°G соответствует t1°C=54°C, а t2°G=90°G соответствуют t2°C=243°C (см. рис.). Чему равна температура плавления (таяния) припоя по шкале Гения tk°G, если по шкале Цельсия она равна tk°C=180°C?

Мы знаем, что рычаг находится в равновесии, если момент силы, вращающей его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелки. Момент силы равен произведению величины силы на плечо. На рис. 206, а левое плечо рычага равно 1 делению, правое — 3 делениям. Поэтому мы можем записать равенство 1 • 3 Н = 3 • F. Отсюда сила F=1 Н. На рис. 206, б левое плечо равно 2 делениям, правое — 1 делению. Слева подвешен груз массой 5 кг. Он действует на рычаг силой своего веса mg =5 кг • 10 м/с2 = 50 Н. Таким образом, из условия равновесия получаем: 50 Н • 2 = F • 1. Отсюда F = 100 Н.

Дано: m = 0,3 кг   T0 = 320 K   3P0 (до) = P0 (после)   A - ?  ΔU - ?

Решение:

1) Целесообразно разделить задачу на два отрезка: изохорный процесс и изобарный.

Ясно, что при изохорном процессе работа не совершается и нам нужно рассматривать только изобарный процесс.

Получаем: A = P ΔV.

Преобразуем по Менделееву-Клапейрону: A = m R (T - T0) / M.

По условию, конечная температура равна начальной, т.е. T = 320 K. Начальная температура T0 - это конечная температура при изохорном процессе.

Так как процесс изохорный, то по закону Шарля получаем: 

3 P0 / T0 = P0 / T <=> 3T = T0 => T = T0 / 3 = 320 / 3 = 106,6 K

Теперь можем посчитать работу газа.

A = 3*10^-1 * 8,31 * 213,4 / 32*10^-3 = 16 625, 193 Дж

2) ΔU = 0, так как изменения температуры не происходит.