Дано:
Vвыт = 2,0 см³
ρ(железа) = 7,8 гр/см³
ρ(ртути) = 13,6 гр/см³
Найти:
V - ?
Если железный кубик находится на плаву, то сила тяжести равна силе Архимеда:
F(тяжести) = F(Архимеда) ⇒ m(железа)g = ρ(ртути)×Vвыт×g
где m(железа) – масса железного кубика; ρ(ртути) – плотность ртути.
Поскольку m(железа) = ρ(железа)×V, где ρ(железа) – плотность железного кубика, то из формулы следует:
ρ(железа)×V×g = ρ(ртути)×Vвыт×g | : g
ρ(железа)×V = ρ(ртути)×Vвыт
V = ρ(ртути)×Vвыт/ρ(железа) - объём всего кубика.
V = 13,6 гр/см³ × 2,0 см³ / 7,8 гр/см³ = 27,5 гр / 7,8 гр/см³ ≈ 3,49 см³ ≈ 3,5 см³
ответ: V = 3,5 см³
По условию m=const. Тогда можно воспользоваться законом Клапейрона:
Воспользуемся правилом пропорции:
Отсюда можем выразить конечный объем V2:
2.
Задача в плане решения аналогична первой. Также воспользовавшись законом Клапейрона, получаем уравнение:
Откуда выражаем искомую величину P2:
3.
Довольно долго ломал над ней голову. Так и не догадался, как посчитать температуру газа внутри шара, если известна температура воды, в которую он погружен... Причем по условию и не ясно: шар именно погрузили на некоторую глубину, или оставили некоторую часть его объема снаружи? В первом случае бы действовало давление P = p g h, во втором - Архимедова сила Fa = p g V. Ни высоты, ни объема не дано, и потому, когда я пытаюсь посчитать температуру без них, я выношу себе мозг. Поэтому будем считать, что за счет теплообмена с водой газ внутри шара имеет такую же температуру. Тогда по тому же закону Клапейрона приходим к уравнению:
Выражаем нужный нам объем в воде V2:
Теперь нужно посчитать изменение объема. Для этого вычтем из конечного значения начальное:
ответ в метрах кубических, разумеется.
4.
Массу воздуха в первом и втором случае удобно выразить через закон Менделеева-Клапейрона:
Получим общую формулу для массы (применительно для наших случаев в ней будет меняться только температура, так как, очевидно, объем комнаты не меняется, молярная масса воздуха - тоже, давление - тоже (давление берем атмосферное)):
Как я и сказал выше - одинаковое в формулах масс давление, объем, молярная масса и, при том, универсальная газовая постоянная R. Вынесем их за скобки и посчитаем изменение массы:
ответ, разумеется, в килограммах.