Zadanie 9

Początkowo otwartą probówkę zanurzono w ciepłej wodzie w ten sposób, że otwór probówki wystawał nieznacznie ponad poziom wody. Powierzchnia otworu probówki wynosiła $S = 1,5\,cm^2$, a ciśnienie $p_{wew1}$ wewnątrz otwartej probówki, gdy ta się nagrzewała, było równe ciśnieniu $p_{zew}$ powietrza na zewnątrz probówki i wynosiło $p_{zew} = p_{wew1} = 1000\,hPa$. Gdy tylko temperatura powietrza w probówce osiągnęła wartość $50\,^{\circ}C$, otwór probówki przykryto bardzo lekkim i sztywnym krążkiem o średnicy większej niż otwór probówki. Ten krążek szczelnie przylegał do krawędzi otworu probówki i uniemożliwiał wymianę powietrza między otoczeniem a wnętrzem probówki. Następnie probówkę wyjęto z wody.
Po pewnym czasie temperatura powietrza w probówce zamkniętej krążkiem zmniejszyła się do $20\,^{\circ}C$.
W obliczeniach pomiń ciężar krążka, wpływ pary wodnej oraz rozszerzalność cieplną szkła. Potraktuj powietrze jako gaz doskonały. Temperatura zera bezwzględnego w zaokrągleniu do $1\,^{\circ}C$ wynosi $(-273)\,^{\circ}C$.

Oblicz wartość siły nacisku krążka na brzegi probówki po zmniejszeniu temperatury powietrza w probówce do $20\,^{\circ}C$. Zapisz obliczenia.