5A6DA8 — Молекулярная физика: ответ и решение

Дайте развернутый ответ.

СВОЙСТВА ЗАДАНИЯ

КЭС:

2.1.1 Модели строения газов, жидкостей и твердых тел

2.1.2 Тепловое движение атомов и молекул вещества

2.1.3 Взаимодействие частиц вещества

2.1.4 Диффузия. Броуновское движение

2.1.5 Модель идеального газа в МКТ

2.1.6 Связь между давлением и средней кинетической энергией посту-пательного теплового движения молекул идеального газа (основное уравнение МКТ)

2.1.7 Абсолютная температура

2.1.8 Связь температуры газа со средней кинетической энергией поступательного теплового движения его молекул

2.1.9 Уравнение p=nkT

2.1.10 Модель идеального газа в термодинамике

2.1.11 Закон Дальтона для давления смеси разреженных газов

2.1.12 Изопроцессы в разреженном газе с постоянным числом молекул N (с постоянным количеством вещества ν)

2.1.13 Насыщенные и ненасыщенные пары. Качественная зависимость плотности и давления насыщенного пара от температуры, их независимость от объёма насыщенного пара

2.1.14 Влажность воздуха

2.1.15 Изменение агрегатных состояний вещества: испарение и конденсация, кипение жидкости

2.1.16 Изменение агрегатных состояний вещества: плавление и кристаллизация

2.1.17 Преобразование энергии в фазовых переходах

Тип ответа:

Развернутый ответ

Номер: 5A6DA8

Статус задания: НЕ РЕШЕНО Изменить статус

Решение задания 5A6DA8

Ответ: около 0 °C

Система отсчёта связана с Землёй, ось Oy направим вверх. На систему шара с грузом действуют сила Архимеда FА вверх и силы тяжести всех её частей вниз. На границе подъёма ускорение равно нулю; для начала движения вверх сила Архимеда должна стать больше суммарного веса. Примем g = 10 м·с⁻², R = 8,31 Дж·моль⁻¹·К⁻¹, молярную массу воздуха Mв = 0,029 кг·моль⁻¹.
1. Масса оболочки M = 145 кг, V = 230 м³, внутренний воздух имеет t = 265 °C, то есть T = 538 К. Давление p = 10⁵ Па одинаково по обе стороны оболочки благодаря отверстию. Ищем предельную наружную температуру T₀, при которой возможен подъём без дополнительного груза.
2. Баланс сил по Oy:
ρ₀Vg − ρVg − Mg = 0.
Уравнения состояния внутреннего и наружного воздуха:
ρ = pMвRT, ρ₀ = pMвRT₀.
Подставляя в силовой баланс и сокращая g:
pMвVR(1T₀ − 1T) = M.
Отсюда:
T₀ = pMвVTpMвV + MRT.
Подстановка:
T₀ = 10⁵ Па·0,029 кг·моль⁻¹·230 м³·538 К10⁵ Па·0,029 кг·моль⁻¹·230 м³ + 145 кг·8,31 Дж·моль⁻¹·К⁻¹·538 К ≈ 272,83 К.
3. Температура в градусах Цельсия t₀ ≈ −0,17 °C, что с точностью данных равно примерно 0 °C.
4. Проверка. Масса горячего воздуха около 149,19 кг, масса вытесненного наружного воздуха около 294,19 кг; разность 145 кг поддерживает оболочку. Температура T₀ меньше внутренней, как и должно быть для подъёмной силы горячего воздуха. При дальнейшем повышении T₀ шар уже не удерживает свой вес.

Ответ: около 0 °C.

Молекулярная физика: схема решения задания 5A6DA8 — Обозначения: Шар с отверстием: Оболочка 145 кг; объём 230 м³: Воздух внутри 265 °C. Равновесие: FА = (M + ρV)g: Давления одинаковы. Максимальная внешняя T: T₀ ≈ 272,83 К: Около 0 °C.

Задание 5A6DA8: Молекулярная физика

Решение задания 5A6DA8

Помочь улучшить сайт

Комментарии к решению