В результате изобарического нагревания 5 г кислорода его объём увеличился в 3 раза. Затем при изохорическом охлаждении его давление изменилось вдвое. Начальный объём газа 1,5 л, его начальное давление 0.2 МПа. Молярная масса кислорода 32 г/моль. Найти конечную температуру газа.
F > 333,8 Н (направлена вверх)
Объяснение:
Дано:
m = 39 кг -- масса болванки
ρ₁ = 7874 кг/м³ -- плотность железа (по справочным таблицам)
ρ₂ = 997 кг/м³ -- плотность воды (по справочным таблицам)
g = 9,8 Н/кг
Найти: F
На болванку с одной стороны действует сила тяжести, направленная вниз и равная F₁ = m·g, а с другой -- сила Архимеда, направленная вверх и равная F₂ = ρ₂·g·V = m·g·ρ₂/ρ₁ (где V = m / ρ₁ -- объем вытесненной воды).
Чтобы поднять болванку на поверхность, необходимо приложить силу F таким образом, чтобы равнодействующая приложенных к болванке сил была направлена вверх.
Введем координатную ось и направим ее вертикально вверх. Тогда условие подъема болванки можно записать следующим образом:
F – F₁ + F₂ > 0
F > F₁ – F₂ = m·g – g·m·ρ₂/ρ₁ = m·g·(1 – ρ₂/ρ₁) = 39 · 9,8 · (1 – 997 / 7874) ≈ 333,8 Н
) 270 К
2) 3,25*10²⁵ м⁻³
Объяснение:
1) С газом происходит изохорный процесс, универсальный газовый закон для такого процесса имеет вид:
\displaystyle \frac{p_1}{T_1}=\frac{p_2}{T_2}
T
1
p
1
=
T
2
p
2
Для условий задачи:
\displaystyle \frac{1.5p_2}{T_1}=\frac{p_2}{T_1-90}
T
1
1.5p
2
=
T
1
−90
p
2
\displaystyle T_1=1.5(T_1-90)T
1
=1.5(T
1
−90)
\displaystyle T_1=270T
1
=270 К
2) Давление воздуха в пробирке складывается из атмосферного давления и давления столба воды:
\displaystyle p=p_a+\rho gh=101325+1000*10*3=131325p=p
a
+ρgh=101325+1000∗10∗3=131325 Па
Концентрацию найдем, воспользовавшись основным уравнением МКТ:
\displaystyle p=nkT= > n=\frac{p}{kT}=\frac{131325}{1.38*10^{-23}*(273+20)}\approx3.25*10^{25}p=nkT=>n=
kT
p
=
1.38∗10
−23
∗(273+20)
131325
≈3.25∗10
25
м⁻³.