Question

Шар с жесткой оболочкой массой 11,6 г, заполнено водородом. Объем водорода 10 л.
температура водорода и окружающей шар воздуха 0 в
С. Определить давление водорода в шаре,
если результирующая подъемная сила, действующая на шар, равна нулю

Answer 1

Для решения данной задачи, необходимо использовать закон Архимеда, который гласит, что подъемная сила, действующая на тело в жидкости или газе, равна весу вытесненной им жидкости или газа.

1. Найдем массу водорода в шаре, используя известные значения массы шара и объема водорода:
Масса водорода = масса шара = 11.6 г

2. Знаем, что плотность водорода при нормальных условиях (0 В) равна 0.089 г/л. Плотность выражается как отношение массы к объему:
Плотность = Масса / Объем
Подставим известные значения:
0.089 г/л = Масса водорода / 10 л
Масса водорода = 0.089 г/л * 10 л = 0.89 г

3. Так как результирующая подъемная сила равна нулю, вес вытесненного воздуха должен быть равен весу шара с водородом:
Вес шара = Вес вытесненного воздуха
Вес вытесненного воздуха равен его массе умноженной на ускорение свободного падения (9.8 м/с^2):
Вес шара = Масса воздуха * Ускорение свободного падения
Масса воздуха = Вес шара / Ускорение свободного падения
Масса воздуха = 11.6 г / 9.8 м/с^2 = 1.18 г

4. Давление воздуха рассчитывается с использованием уравнения состояния идеального газа:
PV = nRT
P - давление газа
V - объем газа
n - количество вещества (в молях)
R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль * К))
T - температура в Кельвинах

Зная, что объем водорода равен 10 л, можно выразить количество вещества:
n = Масса водорода / Молярная масса водорода
Молярная масса водорода = 2 г/моль (из таблицы)
n = 0.89 г / 2 г/моль = 0.445 моль

Подставим известные значения в уравнение:
P * 10 л = 0.445 моль * 8.314 Дж/(моль * К) * 273 К
P = (0.445 моль * 8.314 Дж/(моль * К) * 273 К) / 10 л
P ≈ 31.14 Дж/л

Давление водорода в шаре равно примерно 31.14 Дж/л.