Дано:

Pa=101325  Па

T1=300K

d=0,025  м

ΔT=100K

Найти:  F

Объем газа в бутылке и количество газа остаются неизменными, это изохорический процес. (Закон Шарля)

PaT1=P2T2      

T2=T1+ΔT        

PaT1=P2T1+ΔT        

P2=Pa(T1+ΔT)T1        

После нагревания бутылки с газом пробка остаётся неподвижной. Так происходит потому, что сумма силы трения и силы внешнего атмосферного давления, действующих на пробку,  равна силе давления газа внутри бутылки.

Fт+Fa=Fi      

Fт=Fi−Fa

Сила давления определяется произведением давления на площадь торца пробки S.

Fa=PaS          

Fi=P2S          

(7)S=πd24        

Fт=P2∗πd24−Paπd24      

Fт=Pa(T1+ΔT)T1∗πd24−Paπd24    

Fт=(πd24)∗(Pa(T1+ΔT)T1−Pa)    

Fт=(3,14∗0,02524)∗(101325∗(300+100)300−101325)    

Fт≈16,57  Н

Ответ: сила трения пробки 16,57 Н