Номер 20, страница 95 - гдз по физике 7 класс тесты Чеботарева

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов (часть 2). Контрольный тест по темам «Атмосферное давление», «Архимедова сила», «Плавание тел». Вариант № 2 - номер 20, страница 95.

Решение.

Дано:

Газы для наполнения шара:
№ 1: Углекислый газ ($CO_2$)
№ 2: Природный газ (основной компонент - метан, $CH_4$)
№ 3: Хлор ($Cl_2$)
Окружающая среда: атмосфера (воздух)

Найти:

Какой из газов сможет поднять шар.

Решение:

Чтобы шар поднялся в атмосферу, газ внутри него должен быть легче (иметь меньшую плотность), чем окружающий воздух. Согласно закону Авогадро, при одинаковых температуре и давлении плотность газа прямо пропорциональна его молярной массе ($\text{M}$). Следовательно, для подъема шара необходимо, чтобы молярная масса газа-наполнителя была меньше средней молярной массы воздуха.

Средняя молярная масса воздуха ($M_{воздуха}$), который состоит в основном из азота ($N_2$) и кислорода ($O_2$), составляет примерно $29 \text{ г/моль}$. Сравним молярные массы предложенных газов с этим значением.

Углекислый газ (№ 1)

Химическая формула — $CO_2$. Молярная масса:
$M(CO_2) = M(C) + 2 \cdot M(O) \approx 12 + 2 \cdot 16 = 44 \text{ г/моль}$.
Так как $44 \text{ г/моль} > 29 \text{ г/моль}$, углекислый газ тяжелее воздуха и не сможет поднять шар.

Природный газ (№ 2)

Основной компонент — метан ($CH_4$). Молярная масса:
$M(CH_4) = M(C) + 4 \cdot M(H) \approx 12 + 4 \cdot 1 = 16 \text{ г/моль}$.
Так как $16 \text{ г/моль} < 29 \text{ г/моль}$, природный газ легче воздуха и сможет поднять шар.

Хлор (№ 3)

Химическая формула — $Cl_2$. Молярная масса:
$M(Cl_2) = 2 \cdot M(Cl) \approx 2 \cdot 35.5 = 71 \text{ г/моль}$.
Так как $71 \text{ г/моль} > 29 \text{ г/моль}$, хлор значительно тяжелее воздуха и не сможет поднять шар.

Таким образом, только природный газ (№ 2) имеет молярную массу меньше молярной массы воздуха, а значит, только он сможет поднять шар.

Ответ: 2) № 2