Задача #1118

Нижний конец вертикальной узкой трубки (в мм) запаян, а верхний открыт в атмосферу. В нижней половине трубки находится газ при температуре а верхняя ее половина заполнена ртутью. До какой минимальной температуры надо нагреть газ в трубке, чтобы он вытеснил всю ртуть? Внешнее давление в миллиметрах ртутного столба равно

Решение

Примечание

Пожалуй, одна из самых изящных формулировок классической задачи про нахождение максимальной температуры в линейном процессе На графике изображен этот процесс. Если представить себе семейство изотерм, памятуя о росте температуры с «высотой» изотермы, становится ясно, что самой высокой изотермой будет касающаяся графика где-то в районе стрелочки.

На самом деле, можно даже без анализа функции понять, что нужна именно середина процесса. Наш процесс симметричен относительно биссектрисы, выходящей из начала координат. Гиперболы тоже симметричны относительно этой биссектрисы. Очевидно, что касаться нашего линейного процесса гипербола должна именно на этой биссектрисе, то есть при давлении и объеме

Интуитивно процесс представляется неверно: будто мы греем газ, его температура все время растет, и он потихоньку выталкивает ртуть. Однако оказывается, что максимальная температура у газа будет в середине процесса. Добавляет пикантности задаче тот факт, что конечная температура (когда вся ртуть вылилась, а давление газа сравнялось с атмосферным) равна начальной.

Ответ

Сложность: 8/10

Источник: Савченко

Раздел: Тепловые явления

Подраздел: МКТ

Номер в ЕГЭ: 24

Похожие задачи: #1119