Номер 5, страница 141 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Авторы: Касьянов В. А.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2021 - 2025
Уровень обучения: углублённый
Цвет обложки: белый самолет и молнии изображены
ISBN: 978-5-09-103621-3
Популярные ГДЗ в 10 классе
Задачи. Параграф 32. Мощность. 4. Законы сохранения. Механика - номер 5, страница 141.
№5 (с. 141)
Условие. №5 (с. 141)
скриншот условия

5. При вдыхании человеком 1 л кислорода в организме (в результате взаимодействия кислорода с белками, жирами и углеводами) выделяется энергия 20 кДж. Для нормального функционирования организма человека массой 70 кг требуется (даже во время сна) приток мощности 80 Вт. Какой объём вдыхаемого воздуха в секунду обеспечит такой приток мощности?
Решение. №5 (с. 141)
Дано:
Удельная энергия, выделяемая на 1 л потреблённого кислорода, $e_{O_2} = 20$ кДж/л
Требуемая мощность для организма, $P = 80$ Вт
Для решения задачи также потребуются справочные данные, которые не указаны в условии:
Содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, $c_{вд} \approx 21\% = 0.21$
Содержание кислорода в выдыхаемом воздухе, $c_{выд} \approx 16\% = 0.16$
Перевод в СИ:
$e_{O_2} = 20 \text{ кДж/л} = 20 \cdot 10^3 \text{ Дж/л} = 20000 \text{ Дж/л}$
$P = 80 \text{ Вт} = 80 \text{ Дж/с}$
Найти:
Объём вдыхаемого воздуха в секунду, $Q_{возд}$
Решение:
Мощность $P$ — это энергия $E$, выделяемая в организме за единицу времени $t$.
$P = \frac{E}{t}$
Энергия выделяется в результате окислительных процессов, для которых необходим кислород. Энергия, связанная с потреблением объёма кислорода $V_{O_2, потр}$, выражается как:
$E = e_{O_2} \cdot V_{O_2, потр}$
Подставив это в формулу мощности, получим:
$P = \frac{e_{O_2} \cdot V_{O_2, потр}}{t} = e_{O_2} \cdot Q_{O_2, потр}$
Здесь $Q_{O_2, потр} = \frac{V_{O_2, потр}}{t}$ — объёмная скорость потребления кислорода организмом.
Из этой формулы мы можем найти, какой объём кислорода должен потребляться в секунду для поддержания заданной мощности:
$Q_{O_2, потр} = \frac{P}{e_{O_2}} = \frac{80 \text{ Дж/с}}{20000 \text{ Дж/л}} = 0.004 \text{ л/с}$
Однако вопрос задачи — найти объём вдыхаемого воздуха в секунду ($Q_{возд}$). Организм потребляет не весь кислород, содержащийся во вдыхаемом воздухе. Объём потреблённого кислорода равен разнице между объёмом кислорода во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.
Объём потребляемого кислорода в секунду ($Q_{O_2, потр}$) связан с объёмом вдыхаемого воздуха в секунду ($Q_{возд}$) следующим соотношением:
$Q_{O_2, потр} = (c_{вд} - c_{выд}) \cdot Q_{возд}$
Используя справочные данные о концентрации кислорода во вдыхаемом ($c_{вд} \approx 0.21$) и выдыхаемом ($c_{выд} \approx 0.16$) воздухе, получаем:
$Q_{O_2, потр} = (0.21 - 0.16) \cdot Q_{возд} = 0.05 \cdot Q_{возд}$
Теперь мы можем выразить искомую величину $Q_{возд}$:
$Q_{возд} = \frac{Q_{O_2, потр}}{0.05}$
Подставим найденное значение скорости потребления кислорода:
$Q_{возд} = \frac{0.004 \text{ л/с}}{0.05} = 0.08 \text{ л/с}$
Таким образом, для обеспечения мощности 80 Вт человеку необходимо вдыхать 0.08 литра воздуха в секунду.
Ответ: $0.08 \text{ л/с}$.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 5 расположенного на странице 141 к учебнику 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №5 (с. 141), автора: Касьянов (Валерий Алексеевич), ФГОС (старый) углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.