Номер 18, страница 26, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика. Глава V. Молекулярная физика. Параграф 27. Уравнение состояния идеального газа - номер 18, страница 26.

Условие.

18. Воздух кажется очень лёгким. А сможете ли вы поднять груз, масса которого равна массе воздуха в вашей комнате? Необходимые для решения задачи величины определите сами.

Концентрацией молекул газа n называют отношение числа молекул в данном образце газа к его объёму:

$n = \frac{N}{V}$

Концентрация молекул измеряется в $\frac{1}{\text{м}^3}$.

Решение 2.

Для того чтобы ответить на вопрос, необходимо оценить массу воздуха, находящегося в типичной жилой комнате, и сравнить её с весом, который может поднять человек. Для этого зададимся разумными параметрами для такой комнаты.

Дано:

В качестве примера возьмем комнату со следующими размерами:
Длина комнаты, $l = 5$ м
Ширина комнаты, $w = 4$ м
Высота комнаты, $h = 2,5$ м
Плотность воздуха при нормальных условиях (температура около $20^\circ$C и атмосферное давление) примем равной $\rho \approx 1,2 \text{ кг/м}^3$.

Все данные уже представлены в системе СИ.

Найти:

Массу воздуха в комнате $m_{возд}$ и определить, можно ли поднять груз такой массы.

Решение:

1. Сначала вычислим объём комнаты $\text{V}$. Поскольку комната имеет форму прямоугольного параллелепипеда, её объём равен произведению длины, ширины и высоты:

$V = l \cdot w \cdot h$

Подставим в формулу значения размеров нашей комнаты:

$V = 5 \text{ м} \cdot 4 \text{ м} \cdot 2,5 \text{ м} = 50 \text{ м}^3$

2. Теперь, зная объём комнаты и плотность воздуха, мы можем рассчитать массу воздуха в этом объёме. Масса вычисляется по формуле:

$m = \rho \cdot V$

Подставим численные значения:

$m_{возд} = 1,2 \text{ кг/м}^3 \cdot 50 \text{ м}^3 = 60 \text{ кг}$

3. Полученная масса воздуха составляет 60 кг. Это вес взрослого человека. Большинство людей, не имеющих специальной физической подготовки, не смогут поднять такой груз. Это тяжёлая задача, требующая значительных усилий. Таким образом, несмотря на то, что воздух кажется очень лёгким, в объёме комнаты его масса весьма существенна.

Ответ: Масса воздуха в типичной комнате (размером 5x4x2,5 м) составляет примерно 60 кг. Поднять груз такой массы сможет далеко не каждый человек; для этого необходима хорошая физическая подготовка.