Для решения этой задачи нам необходимо использовать закон Бойля-Мариотта для идеального газа, который гласит, что при изотермическом процессе давление gаза обратно пропорционально его объему.
Итак, у нас известна начальная температура газа (t=900 К), изменение давления газа (δр = 400 кПа) и количество молекул, которые покинули сосуд (n = 4·10^23 молекул). Нам нужно найти емкость сосуда в литрах.
Для начала, нам нужно найти начальное давление газа до утечки. Для этого мы можем использовать формулу идеального газа:
P1 * V1 = n * R * T
Где P1 - начальное давление газа,
V1 - начальный объем газа,
n - количество молекул,
R - универсальная газовая постоянная (которую мы оставим в абстрактной форме),
T - начальная температура газа.
Сначала, найдем начальный объем газа:
V1 = (n * R * T) / P1
Затем мы узнали, что при утечке давление газа снизилось на δр (400 кПа), то есть:
P2 = P1 - δр
Теперь мы получили все необходимые данные для нахождения емкости сосуда. Воспользуемся опять законом Бойля-Мариотта:
P1 * V1 = P2 * V2
Где V2 - искомая емкость сосуда после утечки газа.
Подставляем найденные значения:
P1 * (n * R * T) / P1 = (P1 - δр) * V2
P1 сокращается:
V1 = (n * R * T) / (P1 - δр) = V2
Итак, наш ответ:
Емкость сосуда после утечки газа равна объему газа до утечки,
V2 = V1 = (n * R * T) / (P1 - δр),
где
n = 4·10^23 молекул (количество молекул, которые покинули сосуд),
R - универсальная газовая постоянная,
T = 900 К (температура газа до утечки),
P1 - начальное давление газа,
δр = 400 кПа (изменение давления газа при утечке).
Обратите внимание, что полученный ответ будет в литрах, так как вопрос требует ответа в данной единице измерения.
Когда морская черепаха полностью спряталась в панцирь под водой, произошли некоторые изменения в давлении на ее тело. Чтобы понять, что именно произошло с давлением воды на тело черепахи, нам нужно знать, как работает давление в жидкости, например, в воде.
Давление в жидкости зависит от глубины, на которой находится объект. Чем глубже мы погружаемся под воду, тем сильнее давление на наше тело. Это связано с тем, что на нас действует вес столба воды, находящегося над нашей глубиной.
Теперь вернемся к морской черепахе. Когда она спряталась в панцирь, ее тело полностью оказалось окружено воздухом, который не может проникнуть сквозь панцирь. В результате, внутри панциря создается некая воздушная полость.
Таким образом, давление воздуха в панцире будет равно атмосферному давлению, то есть давлению воздуха на поверхности Земли. На глубине ниже уровня воды давление будет определяться только весом столба воды над панцирем черепахи.
Теперь сравним давление внешней воды на панцирь и давление воздуха внутри панциря. Так как панцирь полностью закрывает тело черепахи, вода не может оказывать давление на само тело черепахи. Вода может оказывать давление только на панцирь.
Поэтому, когда черепаха спряталась в панцирь, давление внешней воды на панцирь осталось неизменным, так как панцирь не пропускает воду. Однако давление воздуха внутри панциря стало равным атмосферному давлению.
Таким образом, давление воды на тело черепахи не изменилось, поскольку панцирь предотвращает проникновение воды к телу черепахи. Однако давление воздуха внутри панциря увеличилось до атмосферного давления.
Надеюсь, это объяснение понятно и поможет вам понять, что происходит с давлением воды на морскую черепаху, когда она спрятывается в панцирь. Если у вас возникнут еще вопросы, не стесняйтесь задавать их!
P-давление
V- объем
m- масса газа
T- абсолютная температура