Номер 575, страница 66 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

7 класс. Работа и мощность. Энергия. 23. Мощность. Единицы мощности - номер 575, страница 66.

Решение.

Дано:

Площадь поршня, $S = 0,02 \text{ м}^2$

Давление воздуха, $P = 10^5 \text{ Па}$

Высота подъема поршня, $h = 10 \text{ см}$

$h = 10 \text{ см} = 0,1 \text{ м}$

Найти:

Работу воздуха при расширении, $A - ?$

Решение:

При нагревании воздух расширяется и поднимает поршень. Будем считать, что этот процесс является изобарным, то есть происходит при постоянном давлении, так как давление воздуха внутри уравновешивает внешнее давление (атмосферное давление и давление, создаваемое весом поршня), которое остается постоянным.

Работа, совершаемая газом при изобарном расширении, вычисляется по формуле:

$A = P \cdot \Delta V$

где $\text{P}$ – постоянное давление газа, а $\Delta V$ – изменение его объема.

Изменение объема газа $\Delta V$ можно найти как произведение площади поршня $\text{S}$ на высоту $\text{h}$, на которую он был поднят:

$\Delta V = S \cdot h$

Подставим это выражение в формулу для работы:

$A = P \cdot S \cdot h$

Теперь подставим числовые значения из условия задачи, предварительно убедившись, что все величины выражены в системе СИ.

$A = 10^5 \text{ Па} \cdot 0,02 \text{ м}^2 \cdot 0,1 \text{ м} = 100000 \cdot 0,002 \text{ Дж} = 2000 \text{ Дж}$

Работу также можно выразить в килоджоулях:

$2000 \text{ Дж} = 2 \text{ кДж}$

Ответ: $2000 \text{ Дж}$.