Дано: m1=2кг, а1=2м/с2, f1=f2, m2=5кг, найти: а2

M1a1= m2a2 a2= m1a1/ m2= 2*2/ 5= 0,8 м/с^2

1). формула внутренней энергии газа:

u=i*v*r*t/2

где i - количество степеней свободы, для одноатомного газа, коим является гелий, равна 3

v  -  количество вещества в молях, вычислим его:

v=m/m, где м - молярная масса, равная для гелия 4*10^-3

v=16*10^-3/4*10^-3=4 моля

r - универсальная газовая постоянная, равна 8.31

т - температура, измеряется в кельвинах. чтобы перевести цельсии в кельвины, просто прибавьте к ним 273: 27+273=300 к

тогда:

u=3*4*8.31*300/2=14958 дж  = 15 кдж.

2). если расширение изотермическое, то изменение внутренней энергии u=i*v*r*dt/2 равно 0, т.к. dt=0.

тогда первый закон термодинамики принимает вид:

q=a

а т.к. работа равна 1 мдж, то и количество теплоты q тоже равно 1мдж.

как изменится давление газа, можно определить по формуле клапейрона:

для изотермы:

p1*v1=p2*v2

т.е. произведение давления и объема должно сохраняться постоянным. раз объем увеличился (т.к. газ расширялся, как указано в условии), то давление уменьшилось.

формула энергии, выделяемой или поглощаемой телом при нагреве/охлаждении:

q=cm*dt

где dt - изменение температуры в градусах, с - удельная теплоемкость, m - масса соответственно

т.к. это энергия, мы можем приравнять ее к другой формуле - формуле потенциальной энергии:

q=e

cm1*dt=m2gh

где g - ускорение свободного падения, равное 10м/c^2, h - высота подъема соответственно

и такое приравнивание имеет смысл: энергия, выделяемая при охлаждении переходит в работу против силы тяжести по подъему тела.

но хватит лирики, займемся расчетами:

h=cm1*dt/m2g

dt=изменение температуры. раз был кипяток, вода кипит при 100 градусах, значит было 100 градусов. а стало 20. тогда dt=100-20=80.

подставим остальные известные величины:

h=4200*0.25*80/1*10=8400 м = 8.4 км.

да, вы не ослышались. действительно с энергии от стакана кипятка можно запульнуть 1кг массы на высоту эвереста. но в реальной жизни такого не произойдет, ибо большая часть энергии уйдет на нагрев и потери. да и как вы будете конвертировать тепловую энергию в механическую? )