Άγνωστη μεταβολή & 1ος θερμοδυναμικός νόμος

Δοχείο με θερμομονωτικά και ανένδοτα τοιχώματα χωρίζεται σε δύο τμήματα Α και Β με θερμομονωτικό έμβολο αμελητέου πάχους. Στο αριστερό τμήμα Α περιέχονται n=2/R moles ιδανικού αερίου σε θερμοκρασία Τ₁. Το δεξιό τμήμα Β είναι εντελώς κενό. Το έμβολο συνδέεται στο ελεύθερο άκρο οριζόντιου ιδανικού ελατηρίου σταθεράς κ, το άλλο άκρο του οποίου στερεώνεται στο δεξιό τοίχωμα του δοχείου. Το φυσικό μήκος του ελατηρίου είναι ίσο με το μήκος του δοχείου.

Στο αριστερό τμήμα Α του δοχείου περιέχεται ένας αντιστάτης. Ο αντιστάτης κάποια στιγμή αρχίζει να διαρρέεται από ρεύμα ώστε να προκληθεί μια πολύ αργή αύξηση της θερμοκρασίας του αερίου κατά ΔΤ=100Κ, η οποία συνοδεύεται από πολύ αργή μετατόπιση του εμβόλου προς τα δεξιά. Να υπολογίσετε:

Α) Την ενέργεια που ανταλλάσσεται μέσω έργου μεταξύ αερίου και περιβάλλοντος.

Β) Τη θερμότητα που προσφέρεται από τον αντιστάτη στο αέριο.

Δίνεται η σχέση που παρέχει τη δυναμική ενέργεια ελαστικής παραμόρφωσης του ιδανικού ελατηρίου: U=1/2kx^2  όπου x η παραμόρφωση σε σχέση με το φυσικό του μήκος.

Απάντηση