Question

на сколько изменится атмосферное давление 100кПа при подъёме наблюдателя над поверхностью земли на высоту 100м. считать, что температура воздуха равна 290К и не изменяется с высотой

Answer 1

ответ: 1173 Па = 1,17 кПа

Answer 2

Для ответа на этот вопрос мы можем использовать уравнение состояния идеального газа, которое выглядит следующим образом:
P = ρ * R * T,

где P - атмосферное давление, ρ - плотность воздуха, R - универсальная газовая постоянная, T - температура воздуха.

Изначально, при наблюдении на поверхности земли, атмосферное давление равно 100 кПа. Мы хотим выяснить, на сколько оно изменится при подъеме наблюдателя на высоту 100 метров.

Шаг 1: Найдем плотность воздуха (ρ):
Используем уравнение состояния идеального газа: P = ρ * R * T.
Так как T (температура воздуха) не изменяется с высотой, мы можем использовать ту же самую температуру - 290 К.

Теперь изменим уравнение и найдем плотность воздуха (ρ):
ρ = P / ( R * T).
Записываем значения:
P = 100 кПа = 100000 Па,
T = 290 К,
R (универсальная газовая постоянная) = 8.314 Дж/моль·К.

Подставляем значения и решаем уравнение:
ρ = (100000 Па) / (8.314 Дж/моль·К * 290 К).
Рассчитываем числитель:
100000 Па = 100000 Па * 1 моль/Дж * 8.314 Дж/моль·К * 290 К.
Числитель рассчитан по единицам между слагаемыми, но масштабы не совпадают, поэтому будем выполнять операции с числителем, приводя его к нужной размерности и масштабу.

100000 Па * 1 моль/Дж = 100000/8.314 моль/Дж.
Рассчитываем числитель (продолжение):
(100000/8.314 моль/Дж) * 290 К = 348082.468 моль.
Подставляем рассчитанный числитель в полное уравнение и решаем:
ρ = 348082.468 моль / 8.314 Дж/моль·К = 41914.998 кг/м³.

Шаг 2: Рассчитываем изменение атмосферного давления (ΔP):
Атмосферное давление (ΔP) можно рассчитать, используя разность высот и плотность воздуха:
ΔP = ρ * g * Δh,

где ρ - плотность воздуха,
g - ускорение свободного падения (около 9.8 м/с² на поверхности земли),
Δh - разность высот (100 метров).

Подставляем значения и решаем уравнение:
ΔP = (41914.998 кг/м³) * (9.8 м/с²) * (100 м).
Рассчитываем числитель:
(41914.998 кг/м³) * (9.8 м/с²) = 410315.98746 Н/м².

Подставляем рассчитанный числитель в полное уравнение и решаем:
ΔP = 410315.98746 Н/м² * 100 м = 41031598.746 Па.

Шаг 3: Итак, наше изменение атмосферного давления (ΔP) при подъеме на 100 метров составляет 41031598.746 Па или 410.316 кПа.

ОТВЕТ: Изменение атмосферного давления при подъеме наблюдателя на высоту 100 метров составляет 410.316 кПа.

Таким образом, школьник может увидеть все шаги, необходимые для решения этой задачи, и осознать, каким образом мы достигли окончательного ответа.