Всесоюзные олимпиады по физике - Слободецкий И.Ш.
Скачать (прямая ссылка):
точки В1 и В3 соответствуют положениям устойчивого равновесия шарика.
Поэтому при tg < /то2 < tg а2 шарик может находиться в положениях,
соответствующих участкам графика AjCx и А,2С2.
В каком же именно из своих устойчивых; положений будет находиться шарик?
Ответ на этот вопрос зависит от того, как изменяется угловая скорость
вращения трубки. Если о) увеличивается, то шарик не может попасть в
положения, соответствующие участку А2С2 графика, не пройдя положений,
соответствующих участку А^С^ каждое из которых является устойчивым.
Следовательно, при увеличении угловой скорости ш изменение видят по
графику, показанному на рисунке 263, б справа (в точке шш2 = tg а2
величина I изменяется скачком от значения, соответствующего точке С,, до
значения, соответствующего точке С2).
При уменьшении же угловой скорости график зависимости I от та2 будет
таким, как показано на том же рисунке слева. Конечно, следует иметь в
виду, что если трубка вращается с такой угловой скоростью, что tg а! <
та2 < tg а2, то, сильно толкнув шарик, можно перевести его в положение,
соответствующее "чужому" участку графика, по которому и будет в
дальнейшем изменяться I при изменении (c).
212. Холодильная машина
работает по циклу, обратному циклу работы тепловой машины: над рабочим
телом - газом-агентом - совершается определенная работа, а тепло
передается от более холодного тела к более горячему. При этом горячему
телу передается не только то количество теплоты, которое отбирается от
холодного, но и тепло, эквивалентное произведенной работе. В домашнем
холодильнике сжиженный газ-агент, испаряясь, забирает тепло от стенок
испарительной камеры. Затем этот газ, снова сжижаясь в конденсаторе,
передает тепло окружающему воздуху.
Если дверца холодильника открыта, то тепло отбирается испарителем от
окружающего воздуха и передается конденсатором тому же воздуху в комнате.
Воздух получает тепло, эквивалентное совершенной работе, и тепло,
выделяющееся в подводящих проводах и в обмотке электродвигателя
компрессора. Поэтому при открытой дверце холодильника температура в
комнате будет повышаться до тех пор, пока количество теплоты, поступающее
в комнату, не станет равным количеству теплоты, которое уходит из комнаты
на улицу. Терморегулятор при этом работать не будет. Графиком изменения
температуры в комнате является линия 1 на рисунке 241. Эта линия
асимптотически приближается к прямой Т = Тх.
В случае закрытого холодильника температура внутри холодильника (в
холодильной камере) сначала будет понижаться, а в комнате темпера-
158
тура будет повышаться, причем несколько быстрее, чем когда холодильник
открыт (теперь теплота отбирается не от воздуха в комнате, а лишь от того
воздуха, который находится в ограниченном объеме холодильного шкафа, и
отдается воздуху в комнате). Температура в комнате при этом может стать
как выше 7\, так и ниже. Это зависит от интенсивности теплообмена между
комнатой и наружным воздухом от того, при какой температуре внутри
холодильника срабатывает терморегулятор (т. е. от времени непрерывной
работы холодильника).
Когда температура в холодильнике достигнет определенного значения,
терморегулятор отключит холодильник от сети и температура внутри
холодильника будет постепенно повышаться за счет теплообмена через стенки
холодильника. Затем холодильник опять включится и температура в камере
будет понижаться. Линия 2 на рисунке 241 является графиком зависимости
температуры внутри холодильника от времени.
В соответствии с колебаниями температуры в холодильной камере меняется и
температура в комнате. Но так как в момент отключения холодильника от
сети температура конденсатора выше температуры в комнате, то температура
в комнате еще некоторое время повышается. Затем температура в комнате
будет уменьшаться, пока холодильник вновь не включится, и т. д.
Одна из кривых зависимости температуры в комнате от вре-
Рис. 241
мени показана на рисунке 241 (кривая 3). Конечно, в действительности
колебания температуры в комнате при работе холодильника незначительны и
заметить их практически невозможно.
Когда холодильник наполнен продуктами, увеличивается как время, в течение
которого холодильник включен, так и время, в течение которого он
выключен. В соответствии с этим меняется и период колебаний температуры в
комнате.
213. Давление газа в сосуде равно
р1 = nxkTy = 4 nxkT,
где tiL -¦ концентрация молекул в сосуде (число молекул в единице объема)
и k - постоянная Больцмана. Вне сосуда давление равно
р = n2kT,
где /г2 - концентрация молекул в окружающем пространстве. Следовательно,
Таким образом, для того чтобы найти давление в сосуде,
159
достаточно определить отношение концентраций молекул газа в сосуде и в
окружающем пространстве.
При равновесии число вылетающих из сосуда молекул газа равно числу
молекул газа, влетающих в сосуд извне за то же самое время. Число
молекул, которые вылетают из сосуда за время At, равно
Z-l = - niS \viX |ДЛ
