Дано: V1 = 10 л = 10*10^(-3) м^3 t1 = 20 градусов по Цельсию T1 = 273+20=293 Кельвина M = 32*10^(-3) кг/моль - молярная масса кислорода Р1 = 11,3 атм = 11,3*1,01*10^5 Па = 11,4 * 10^(5) Па.
При нормальных условиях: Т2 = 273 К Р2 = 1,01*10^5 Па
По уравнению Клапейрона-Менделеева P1*V1 = m*R*T1 / M P2*V2 = m*R*T2 / M
Из второго уравнения: V2 = m*R*T2 /( M*P2)
Из первого уравнения: m*R/M = (P1*V1) / T1 тогда:
V2 = ((P1*V1) / T1) * T2/P2
Подставляем данные
V2 = 11,4*10^5 *10*10^(-3)/293 * 273/1,1*10^5 = 96,6 * 10^(-3) м^3 или 96,6 литра - такой балон необходим для данной массы кислорода при нормальных условиях
Изначально камень, находясь на высоте h и обладая начальной скоростью v0, обладает только потенциальной энергией mgh и кинетической (m v0²)/2
достигая максимальной высоты H, камень по-прежнему обладает потенциальной энергией mgH и кинетической (m v'²)/2. скорость v' в момент прохождения камнем высоты H равна горизонтальной компоненте скорости (вертикальная отсутствует), т.е. v' = v0 cosα
запишем закон сохранения энергии:
mgh + (m v0²)/2 = mgH + (m v0² cos²α)/2
H = h + (v0² sin²α)/(2g) - максимальная высота, которой достигнет камень. посчитаем:
H = 10 + (400*0.75)/20 = 25 м
дальность полета L равна L = v0 cosα t (движение вдоль горизонтальной оси является равномерным)
время полета t будет складываться из времени движения t1 до высоты H и времени движения t2 спуска с нее: t = t1 + t2
рассмотрим изменение вертикальной компоненты скорости до высоты H:
0 = v0 sinα - gt1
t1 = (v0 sinα)/g
рассмотрим изменение вертикальной компоненты скорости до h' = 0:
- vy = - gt2
t2 = vy/g
скорость vy определим из закона сохранения энергии:
mgH + (m v0² cos²α)/2 = (m v²)/2
скорость v в момент падения будет находиться следующим
v² = vx² + vy² = v0² cos²α + vy². с учетом этого получаем:
vy = √(2gH). тогда t2 = √((2H)/g)
полное время полета: t = (20*0.866)/10 + sqrt(50/10) ≈ 4 c
V1 = 10 л = 10*10^(-3) м^3
t1 = 20 градусов по Цельсию
T1 = 273+20=293 Кельвина
M = 32*10^(-3) кг/моль - молярная масса кислорода
Р1 = 11,3 атм = 11,3*1,01*10^5 Па = 11,4 * 10^(5) Па.
При нормальных условиях:
Т2 = 273 К
Р2 = 1,01*10^5 Па
По уравнению Клапейрона-Менделеева
P1*V1 = m*R*T1 / M
P2*V2 = m*R*T2 / M
Из второго уравнения:
V2 = m*R*T2 /( M*P2)
Из первого уравнения:
m*R/M = (P1*V1) / T1
тогда:
V2 = ((P1*V1) / T1) * T2/P2
Подставляем данные
V2 = 11,4*10^5 *10*10^(-3)/293 * 273/1,1*10^5 = 96,6 * 10^(-3) м^3 или 96,6 литра - такой балон необходим для данной массы кислорода при нормальных условиях