Hogyan kell megoldani ezt a fizika feladatot? Gáztörvények, középszint,10. o

Két egyenletet tudunk kapásból felírni. Az egyiket 20 fokon, a másikat 90 fokon.

1) p1*A + Fh = Fsz + p_lég*A

Vagyis az üvegbeli nyomás által a dugóra kifejtett erő plusz a kiszámolandó húzóerő épp legyőzi a dugó szorulási erejét és a külső légnyomás visszanyomó erejét (A a dugó keresztmetszete).

2) p2*A = p_lég*A + Fsz

Azaz 90 fokon a palackban lévő levegő nyomása kirepíti a dugót, vagyis az ezáltal kifejtett erő épp legyőzi a külső légnyomás erejét plusz a dugó szorulását.

A két egyenletből:

Fh = Fsz + p_lég*A - p1*A = p2*A - p_lég*A + p_lég*A - p1*A = (p2-p1)*A.

Azt tudjuk, hogy a melegítés állandó térfogaton történik, és a levegőt ideális gáznak véve ez azt jelenti, hogy ilyenkor a p1/T1 = p2/T2 egyenlőség érvényes. Vagyis ebből máris megvan az, hogy

p2 = p1*T1/T2, amit behelyettesítve a korábbi eredménybe az adódik, hogy

Fh = p1*(T2/T1 - 1)*A.

Mennyi p1? Hát mivel az üveget 20 fokon zártuk le, és utána csak az üveg belsejét melegítettük, p1 éppen a külső légnyomás lesz, azaz p1 = p_lég.

Végül tehát

Fh = p_lég*A*(T2/T1 - 1) = 7.167 N.

Vigyázni kell a mértékegységekre, mivel A = 3 cm^2 = 0,0003 m^2-rel kell számolni, és T1 = 293 K, T2 = 363 K.