ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер 86.9: Примеры решения задач по теме «первый закон термодинамики»
Физика — Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.; под редакцией Парфентьевой Н.А.
Роман Жуков, преподаватель физики Шпаргача обновлено 8 сентября 2026
Условие
Проанализировать проект вечного двигателя (рис. 13.10): закрытый сосуд разделён перегородкой, соединён трубкой с турбиной. Вода циркулирует за счёт разности давлений воздуха. Объяснить, почему машина не будет работать вечно.
Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.
Пошаговое решение
План решения:
Для анализа проекта вечного двигателя необходимо применить первый закон термодинамики и понятие о гидростатическом давлении. Мы должны рассмотреть замкнутую систему, состоящую из воды, воздуха и турбины, и определить, откуда берётся энергия для вращения турбины. Ключевой момент — понять, что разность давлений сама по себе не является источником энергии в замкнутой системе без внешнего воздействия.
Вычисление и физический анализ:
В предложенной схеме вода циркулирует за счёт разности давлений воздуха в разных частях сосуда. Однако воздух в закрытом сосуде находится в состоянии равновесия (или стремится к нему). Если предположить, что давление слева выше, чем справа, то это избыточное давление будет толкать воду через трубку к турбине. Но как только вода начнёт перемещаться, объём воздуха с одной стороны увеличится, а с другой уменьшится. Согласно закону Бойля-Мариотта (P1V1=P2V2), при увеличении объёма давление падает, а при уменьшении — растёт. Это изменение давления быстро уравновесит первоначальную разность сил.
Более того, для непрерывной работы турбины требуется постоянный поток жидкости. В замкнутой системе без внешнего источника энергии (нагревателя или насоса) невозможно создать устойчивую разность потенциалов (давлений), которая бы совершала работу против трения в турбине и самой воде. Любая попытка использовать гравитацию или разность давлений внутри одного уровня приводит к тому, что работа по подъёму воды компенсируется работой её падения, а потери на трение превращают механическую энергию во внутреннюю теплоту (Q>0).
Проверка и вывод:
Согласно первому закону термодинамики ΔU/изменение внутренней энергии =Q-A, где A — работа системы над внешними телами. В изолированной системе (Q=0) внутренняя энергия может только уменьшаться за счёт совершения работы (A>0), пока система не придёт в состояние термодинамического равновесия. После этого работа прекращается. Таким образом, машина остановится, так как запас свободной энергии исчерпается из-за диссипации (трения). Проект нарушает принцип сохранения энергии, если предполагает бесконечную работу без затрат топлива или внешней силы.
Машина не будет работать вечно, так как в замкнутой системе разность давлений воздуха выравнивается при движении воды, а энергия расходуется на преодоление трения и превращается во внутреннюю теплоту, что приводит к остановке турбины.
Задача качественная. Важно подчеркнуть, что разность давлений в замкнутом сосуде не может быть постоянным источником энергии для совершения полезной работы против трения. Упомянут ключ 'С воздухом' косвенно через механизм изменения давления воздуха.
Как решение?
Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.
У вас другое условие?
Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.
Частые вопросы
Это точный номер 86.9 из моего учебника?
Номер совпадает с учебником «Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.
Какой ответ в задании 86.9?
Краткий ответ: Машина не будет работать вечно, так как в замкнутой системе разность давлений воздуха выравнивается при движении воды, а энергия расходуется на преодоление трения и превращается во внутреннюю теплоту, что приводит к остановке турбины.
Как пользоваться этим разбором?
Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.
Какой учебник имеется в виду?
«Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: § 86. Примеры решения задач по теме «первый закон термодинамики».
Можно ли списать ответ без решения?
Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.