24

Сила для извлечения пробки

ЕГЭ · Физика · Задание 24 · Основы термодинамики
ВысокаяФИПИ18e99eРазвёрнутое решение≈ 10 минут

В бутылке объёмом $1\ \text{л}$ находится гелий при нормальном атмосферном давлении. Горлышко бутылки площадью $2\ \text{см}^2$ заткнуто короткой пробкой, имеющей массу $20\ \text{г}$. Когда бутылку поставили на стол вертикально горлышком вверх, оказалось, что если сообщить гелию в бутылке количество теплоты не менее $9\ \text{Дж}$, то он выталкивает пробку из горлышка. Какую минимальную постоянную силу нужно приложить к пробке, чтобы вытащить её из горлышка бутылки, не нагревая, если бутылка лежит горизонтально? Модуль силы трения, действующей на пробку, считать в обоих случаях одинаковым.

Условие как в банке ФИПИ — открыть и сверить
Дайте развернутый ответ.

В бутылке объёмом 1 л находится гелий при нормальном атмосферном давлении. Горлышко бутылки площадью 2 см2 заткнуто короткой пробкой, имеющей массу 20 г. Когда бутылку поставили на стол вертикально горлышком вверх, оказалось, что если сообщить гелию в бутылке количество теплоты не менее 9 Дж, то он выталкивает пробку из горлышка. Какую минимальную постоянную силу нужно приложить к пробке, чтобы вытащить её из горлышка бутылки, не нагревая, если бутылка лежит горизонтально? Модуль силы трения, действующей на пробку, считать в обоих случаях одинаковым.



Ответ

Это задание с развёрнутым решением: ответом считается запись хода решения, а не строка. Напишите решение на бумаге и сравните с разбором — там каждый шаг с обоснованием.

Открыть разбор
!
3 уровня: от лёгкого толчка до почти готового решения. Следующий открывается, когда прочитан предыдущий, — чтобы не перепрыгнуть сразу к ответу.
1Мягкая — с чего смотретьуровень 1 из 3

Какая часть сообщённой теплоты идёт на изменение внутренней энергии гелия до начала движения пробки?

2Наводящая — какие числа считатьуровень 2 из 3

Для одноатомного идеального газа $\Delta U=\dfrac{3}{2}\Delta pV$. Найдите добавочную силу давления газа на пробку и приравняйте её сумме силы тяжести и силы трения.

3Прямая — фактически решениеуровень 3 из 3

При вертикальном положении $\Delta p=\dfrac{2Q}{3V}=6000\ \text{Па}$, поэтому $F_{\text{давл}}=\Delta pS=1{,}2\ \text{Н}$. Тогда сила трения равна $1{,}2-0{,}20\approx1{,}0\ \text{Н}$. В горизонтальном положении требуется именно эта сила.

Всё равно не складывается?Полное решение с обоснованием каждого шага — на отдельной странице.
Открыть решение

Задание 24 ЕГЭ, физика

Задача из темы «Основы термодинамики»: в ней 171 задача с ответом и разбором по шагам. В 24-м номере бланка — 104 задачи.

Ответ можно проверить здесь же, а если не выходит — открыть подсказку или разбор. Регистрация не нужна.