В горизонтально расположенном цилиндрическом сосуде с площадью поперечного сечения S = 12 см² находится водород, отделённый от атмосферы подвижным поршнем (см. рисунок). При движении поршня на него действует постоянная сила трения F = 24 Н. Первоначально давление внутри сосуда равно атмосферному давлению Ро = 105 Па, температура водорода То 330 К. Температуру водорода начинают медленно уменьшать. При какой температуре поршень придёт в движение? Ответ выразите в градусах Кельвина, округлите до целых.

Для того чтобы поршень начал двигаться, необходимо, чтобы давление внутри сосуда было больше атмосферного давления.

Из уравнения состояния идеального газа PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура, можно выразить давление внутри сосуда:

P = nRT/V

Поскольку количество вещества и объем остаются постоянными, то давление пропорционально температуре.

При какой температуре давление внутри сосуда станет равным атмосферному давлению?

P = nRT/V = P0

То = P0V/nR

Т0 = P0V/nR = 105 Па * 12 см³ / (1 моль * 8,31 Дж/(моль*К)) = 1260 К

Таким образом, поршень начнет двигаться при температуре 1260 К.