Question

Определите вес воздуха объемом 3м³ при нормальном атмосферном давлении и 0°C

Answer 1

Для решения данной задачи, нужно знать некоторые основные физические законы и формулы.

Первый закон, который нам понадобится - это закон Гей-Люссака или закон Бойля-Мариотта, который говорит о том, что при постоянной температуре объем газа обратно пропорционален его давлению.

То есть, можно записать формулу:
P1 * V1 = P2 * V2

где P1 - изначальное давление, V1 - изначальный объем, P2 - конечное давление, V2 - конечный объем.

В нашем случае, известно, что объем газа равен 3 м³, атмосферное давление - нормальное (101325 Па или 1 атмосфера), а температура - 0°C (или 273 К).

Нам нужно найти вес воздуха, а это можно сделать, учитывая, что плотность воздуха (ρ) равна отношению его массы к объему:
ρ = m/V

Тогда масса (m) воздуха будет:
m = ρ * V

Для начала, проверим, как изменится вес воздуха, если мы возьмем его объем 1 м³. Применим закон Гей-Люссака, чтобы найти конечное давление и затем используем найденное давление в уравнении плотности воздуха.

P1 = 1 атмосфера = 101325 Па
V1 = 1 м³
V2 = 3 м³ (заданный объем)
P2 = ?

Применяем закон Гей-Люссака:
P1 * V1 = P2 * V2
(101325 Па) * (1 м³) = P2 * (3 м³)
101325 Па = 3P2 м³
P2 = 101325 Па / 3 м³
P2 ≈ 33775 Па

Теперь, используем найденное давление (P2) в уравнении для плотности воздуха (ρ = m/V) и рассчитываем массу (m) воздуха:

ρ = m/V
ρ = плотность воздуха (известная и равная 1.225 кг/м³)
V = объем воздуха (заданный и равный 3 м³)
m = ?

m = ρ * V
m = (1.225 кг/м³) * (3 м³)
m ≈ 3.675 кг

Таким образом, вес воздуха объемом 3м³ при нормальном атмосферном давлении и 0°C равен примерно 3.675 кг.

Важно понимать, что в реальности эта величина может немного отличаться из-за изменений атмосферного давления и температуры в конкретном месте и времени.