Давление воздуха внутри бутылки, закрытой пробкой, равно Па при температуре 7
. Без нагревания пробку можно вынуть, прикладывая к ней силу 6 Н. На сколько градусов нужно нагреть воздух в бутылке, чтобы из неё вылетела пробка? Площадь поперечного сечения пробки 4 см
Изменением размеров бутылки при нагревании пренебречь. Объём бутылки намного больше объёма пробки. Атмосферное давление равно
Па.
Переведем градусы Цельсия в градусы Кельвина: 7 С = 280 К
Чтобы пробка вылетела из бутылки, необходимо с помощью дополнительного давления создать силу, равную 6 Н, т.е.
где — изменение давления, равное
,
— сила, с которой действуют на тело,
— площадь приложения силы.
Изначальное давление равно Па, тогда после нагрева давление воздуха составит:
Процесс, происходящий с воздухом в бутылке, можно рассматривать как изохорный (так как объем бутылки и количество вещества газа не изменяются).
Тогда по закону Шарля:
где и
— конечная и начальная абсолютные температуры воздуха соответственно. Найдем температуру воздуха после нагревания:
Найдем, на сколько градусов нужно нагреть воздух в бутылке, чтобы из неё вылетела пробка:
