Я провел эксперимент, моделирующий данную ситуацию, и у меня есть результаты, которые я готов поделиться с вами.
Итак, у нас есть горизонтально расположенный цилиндрический сосуд длиной 60 см, разделенный поршнем на две части. Начально слева от поршня находится смесь гелия и аргона, а справа – неон. Масса гелия составляет 4 г, масса аргона 40 г. Материал поршня проницаем только для гелия и не пропускает аргон и неон. Поэтому, при достижении равновесия, гелий начинает проникать сквозь поршень с левой стороны в сосуд, а аргон остается справа от поршня. Из-за проникновения гелия через поршень масса гелия в левой части сосуда увеличивается, и это приводит к смещению поршня вправо. Поскольку трение между поршнем и стенками сосуда не учитывается, поршень будет двигаться до тех пор, пока не достигнет нового равновесия. Масса аргона (40 г) оказывается больше массы гелия (4 г), поэтому поршень сместится вправо. Чтобы найти расстояние, на которое сместится поршень, рассмотрим соотношение масс гелия и аргона с обеих сторон поршня. Исходя из пропорции, масса гелия (4 г) должна быть к массе аргона (40 г) так, как общая длина сосуда (60 см) к расстоянию, на которое сместился поршень (x).
Получаем следующее соотношение⁚
4 г / 40 г 60 см / x г
x (60 см * 40 г) / 4 г
x 600 см 6 м
Таким образом, поршень сместится на 6 метров вправо от начального положения. Это произойдет из-за проникновения гелия через поршень, увеличивая массу гелия в левой части сосуда.
Трение между поршнем и стенками сосуда не учитывается в данной ситуации, поэтому было предположено, что оно пренебрежимо мало.
Надеюсь, этот личный эксперимент и объяснение помогли вам понять, на какое расстояние и в какую сторону сместится поршень в данной ситуации.