Номер 2, страница 188, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

2. Почему при одинаковом давлении горячий воздух легче холодного?

2. Почему при одинаковом давлении горячий воздух легче холодного?

Это явление можно объяснить с помощью уравнения состояния идеального газа. Плотность воздуха (или любого газа) $\rho$ определяется как отношение его массы $\text{m}$ к объему $\text{V}$: $\rho = m/V$. Уравнение Менделеева-Клапейрона $PV = nRT$ можно преобразовать, выразив количество вещества $\text{n}$ через массу $\text{m}$ и молярную массу $\text{M}$: $n = m/M$.

Подставим это в уравнение: $PV = \frac{m}{M}RT$.

Теперь выразим из этого уравнения плотность $\rho = m/V$: $\frac{m}{V} = \frac{PM}{RT}$ $\rho = \frac{PM}{RT}$

Из полученной формулы видно, что при постоянном давлении $\text{P}$ (и постоянной молярной массе воздуха $\text{M}$), плотность газа $\rho$ обратно пропорциональна его абсолютной температуре $\text{T}$. Это означает, что чем выше температура воздуха, тем ниже его плотность. Менее плотное вещество является более легким при том же объеме. Таким образом, горячий воздух, имея меньшую плотность, оказывается легче холодного воздуха.

Ответ: При одинаковом давлении плотность воздуха обратно пропорциональна его температуре. Поэтому при нагревании воздух расширяется, его плотность уменьшается, и он становится легче, чем окружающий его холодный воздух.