На какой высоте при температуре 20грС давление воздуха составляет 40% от давления на уровне моря? При расчетах принять: молярная масса воздуха M = 29·10-3кг/моль, , универсальная газовая постоянная R = 8,31Дж/(К·моль), ускорение свободного падения g =9,8 м/с2.
Для начала нам нужно использовать закон Архимеда, который гласит, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует внимательная сила со стороны этой жидкости или газа, равная весу вытесненной жидкости или газа. В нашем случае газом будет гелий, а жидкостью будет воздух.
Таким образом, мы можем записать следующее уравнение для нашей задачи:
Вес бруска = Вес вытесненного воздуха
Мы знаем, что масса бруска равна 100 г. Давайте переведем ее в килограммы, чтобы наши единицы измерения были одинаковыми:
Масса бруска = 100 г = 0,1 кг
Также нам известно, что плотность гелия равна 0,18 кг/м³, а плотность воздуха равна 1,29 кг/м³.
Согласно закону Архимеда, вес вытесненного воздуха равен весу бруска.
Вес бруска = масса бруска * ускорение свободного падения (g)
Мы используем ускорение свободного падения, равное приближенно 9,8 м/с².
Вес бруска = 0,1 кг * 9,8 м/с²
Вес бруска = 0,98 Н
Теперь мы можем использовать формулу для нахождения массы вытесненного воздуха:
Масса вытесненного воздуха = объем шара * плотность воздуха
Мы хотим найти объем шара, поэтому перепишем формулу:
Объем шара = масса вытесненного воздуха / плотность воздуха
Итак, подставим наши известные значения:
Объем шара = 0,98 Н / 1,29 кг/м³
Объем шара ≈ 0,76 м³
Ответ: Объем шара, заполненного гелием, должен быть примерно равен 0,76 м³, чтобы поднять брусок массой 100 г от поверхности земли.