В сосуде объёмом V = 0,02 м³ с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью s = 2·10⁻⁴ м², заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Определите максимальное количество теплоты, которое можно передать газу, чтобы пробка ещё не выскочила из отверстия. Газ считайте идеальным.

Пробка начнёт выскакивать, когда сила давления газа изнутри превысит максимальную силу трения покоя:

где $p_0$ — атмосферное давление снаружи сосуда. Значит, допустимое увеличение давления:

Подставим данные:

Сосуд жёсткий, поэтому объём газа не меняется и работа газа равна нулю:

Следовательно, всё переданное тепло идёт на увеличение внутренней энергии:

Для одноатомного идеального газа:

Поэтому при постоянном объёме:

Тогда

Это максимальное количество теплоты, которое можно сообщить газу, не вызывая вылета пробки.