Нужно решить четыре задачи по физике. 10 класс.

1 Задача.

Под каким давлением находится в баллоне кислород, если вместимость баллона 5 л, а кинетическая энергия поступательного движения всех молекул кислорода Wк = 6 кДж.

2 Задача.

На некоторой высоте давление воздуха p = 3*10^4 Па, а температура t = -43°C. Какова плотность воздуха на этой высоте.

3. Задача.

Найдите импульс молекулы водорода при температуре t = 20°C. Скорость молекулы считать равной средней квадратичной.

4. Задача.

Сколько молекул воздуха выйдет из комнаты объёмом V = 120 м^3 при повышении температуры от 15 до 25 °C? Атмосферное давление p = 10^5 Па.

Задача 1

Условие: Под каким давлением находится в баллоне кислород, если вместимость баллона 5 л, а кинетическая энергия поступательного движения всех молекул кислорода $W_k=6$ кДж?

Дано:

$V=5$ л $=5\cdot10^{-3}$ м³

$W_k=6$ кДж $=6\cdot10^3$ Дж

Найти: $p$ — ?

Решение:

Согласно основному уравнению молекулярно-кинетической теории, давление идеального газа связано с кинетической энергией поступательного движения всех его молекул формулой:

Где:

• $p$ — давление газа (Па);

• $W_k$ — суммарная кинетическая энергия поступательного движения молекул (Дж);

• $V$ — объём газа (м³).

Подставим известные значения:

Ответ: $\boxed{p=8\cdot10^5\text{ Па}=0{,}8\text{ МПа}}$.

Задача 2

Условие: На некоторой высоте давление воздуха $p=3\cdot10^4$ Па, а температура $t=-43^\circ C$. Какова плотность воздуха на этой высоте?

Дано:

$p=3\cdot10^4$ Па

$t=-43^\circ C$

$M=29\cdot10^{-3}$ кг/моль — молярная масса воздуха

$R=8{,}31$ Дж/(моль·К) — универсальная газовая постоянная

Найти: $\rho$ — ?

Решение:

Для определения плотности воздуха воспользуемся уравнением Менделеева — Клапейрона:

Плотность вещества определяется формулой:

Преобразуем уравнение Менделеева — Клапейрона:

Так как $\frac{m}{V}=\rho$, получаем:

Выразим плотность:

Переведём температуру из градусов Цельсия в кельвины:

Подставим значения: