4. В цилиндре под невесомым поршнем площадью 15 см² находится воздух массой 0,2 г при температуре 20 °C. Определить работу, которую надо совершить над воздухом при медленном равномерном подъёме поршня на высоту от 10 до 20 см. Атмосферное давление нормальное.

При медленном движении давление газа равно атмосферному. Изменение объёма: \(\Delta V=S\Delta h=15\cdot10^{-4}\cdot(0.20-0.10)=1.5\cdot10^{-4}\) м³.

Работа газа при расширении: \(A=p\Delta V=101325\cdot1.5\cdot10^{-4}\approx15.2\) Дж. Над расширяющимся газом совершается работа противоположного знака.

Ответ: работа газа — около 15 Дж; работа, совершаемая над газом, — около −15 Дж.