Question

СРОЧНО! ПОЖАЛУЙСТА, СРОЧНО, ПОМОГИТЕ РЕШИТЬ. Балон, содержащий воздух при температуре 273К и давлении 10⁵ Па, плотно прикрывает крышка сплощадью поверхности 10 в минут 3 стемени м² и массой 20 кг. До какой Температуры нужно нагреть воздух, чтобы он приподнял крышку? ​

Answer 1

Ответ:

.............................

Answer 2

Для решения этой задачи, нам нужно использовать закон сохранения энергии. Когда воздух нагревается, его объем и, следовательно, давление увеличиваются.

1. Найдем работу, которую нужно совершить, чтобы поднять крышку. Работа (W) равна произведению силы (F) на путь (h), который необходимо преодолеть:

$W = F \cdot h$

Сила (F) равна давлению (P) умноженному на площадь (A), через которую она действует:

$F = P \cdot A$

С учетом заданных данных, мы имеем:

$P = 10^5 \, Па$ $A = 10^{-3} \, м^2$ $h = ?$

2. Теперь нам нужно найти работу, совершенную над воздухом при его нагревании. Разница во внутренней энергии (ΔU) равна работе, совершенной над газом:

$\Delta U = W$

3. Внутренняя энергия газа связана с его температурой по формуле:

$\Delta U = n \cdot C_v \cdot \Delta T$

где $n$ - количество вещества (в данном случае, количество молекул воздуха), $C_v$ - молярная удельная теплоемкость при постоянном объеме.

4. Выразим $n$ через массу (m) и молярную массу (M):

$n = \frac{m}{M}$

Теперь мы можем собрать все уравнения:

$P \cdot A \cdot h = n \cdot C_v \cdot \Delta T$

$10^5 \cdot 10^{-3} \cdot h = \frac{m}{M} \cdot C_v \cdot \Delta T$

$h = \frac{m \cdot C_v \cdot \Delta T \cdot M}{10^2}$

Давайте воспользуемся универсальной газовой постоянной $R = 8.31 \, Дж/(моль \cdot К)$ и найдем $C_v$ для воздуха:

$C_v = \frac{R}{\gamma - 1}$

где $\gamma$ - отношение удельных теплоемкостей ($\gamma \approx 1.4$ для воздуха).

Теперь у нас есть все необходимые формулы для решения задачи. Вам нужно подставить известные значения (массу, молярную массу, площадь, давление, температуру) и решить уравнение относительно $\Delta T$.