Принцип работы такой: с некоей силой F1 мы давим на маленькую площадь, под ней образуется давление, которое давит на большую площадь и за счёт этого даёт большую силу на выходе. Давление есть отнощение силы к площади: P=F/S Раз у нас цилиндр, его сечение круговое и площадь сечения равна: S=П*R^2 = П*(D/2)^2 = П * D^2 / 4 Отнощение площадей будет: S1 / S2 = (П * D1^2 / 4) / (П * D2^2 / 4) = D1^2 / D2^2 = 50*50 / 4*4 = 2500 / 16 = 156,25 Давление силы F1 в большом цилиндре будет равно давлению в малом цилиндре с силой F2: P = F1/S1 = F2/S2 Отсюда F1/F2 = S1/S2 = 156,25 раз
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
