8. В цилиндре под поршнем находится воздух под давлением р1 = 2,0*10 в пятой степени Па и при температуре T1=300 K. Какой массы m груз надо положить на поршень после нагревания воздуха до температуры T2=330 K, чтобы возвратить поршень в исходное положение? (площадь поршня S=30 см в квадрате)

Чтобы определить необходимую массу груза для возвращения указанного поршня в исходное положение, воспользуемся равенством: P1 * T2 / T1 = P2 (установившееся давление) = P1 + Pгр = P1 + Pгр = mгр * g / S, откуда выразим: mгр = (P1 * T2 / T1 - Р1) * S / g.

Постоянные и переменные: P1 - первоначальное давление (Р1 = 2 * 10⁵ Па); T2 - конечная температура воздуха (Т2 = 330 К); T1 - первоначальная температура воздуха (Т1 = 300 К); S - площадь указанного поршня (S = 30 см² = 3 * 10^-3 м²); g - ускорение свободного падения (g ≈ 10 м/с²).

Расчет: mгр = (2 * 10⁵ * 330 / 300 - 2 * 10⁵) * 3 * 10^-3 / 10 = 6 кг.

Ответ: На указанный поршень требуется положить груз массой 6 кг.