1. Почему барабанная перепонка уха не продавливается бомбардирующими её молекулами воздуха?
Барабанная перепонка уха не продавливается молекулами воздуха благодаря равновесию давлений. Давление воздуха действует на перепонку как снаружи, так и изнутри через евстахиеву трубу, которая соединяет полость среднего уха с носоглоткой. Это обеспечивает выравнивание давлений по обе стороны перепонки.
2. Что доказал эксперимент О. фон Герике?
Эксперимент Отто фон Герике с магдебургскими полушариями доказал существование атмосферного давления. Он показал, что две полусферы, из которых выкачан воздух, невозможно разъединить даже значительной силой, так как внешнее атмосферное давление прижимает их друг к другу.
3. Какие параметры связывает основное уравнение молекулярно-кинетической теории?
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории связывает давление, объем, температуру и количество молекул газа. Оно выражается как p=1/3mnv^2, , где p — давление, m — масса одной молекулы, n — концентрация молекул, v^2 — среднеквадратичная скорость молекул.
4. На высоте порядка сотен километров над Землёй молекулы атмосферы имеют кинетическую энергию, которой соответствует температура порядка тысяч гра-дусов Цельсия. Почему на такой высоте не плавятся искусственные спутники Земли?
На высоте сотен километров над Землёй, несмотря на высокую кинетическую энергию молекул атмосферы, плотность газа очень низкая, что означает малое число столкновений частиц с телом спутника. Передача тепла при столь низкой плотности происходит крайне слабо, поэтому спутники не плавятся.
5. Сформулируйте закон Дальтона.
Закон Дальтона утверждает, что общее давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений компонентов смеси. Парциальное давление каждого газа — это давление, которое он бы создавал, если занимал весь объем смеси при данной температуре.
1. «Магдебургские полушария» растягивали 8 лошадей с каждой стороны. Как изменится сила тяги, если одно полушарие прикрепить к стене, а другое будут тянуть 16 лошадей?
Когда два полушария тянут 8 лошадей с каждой стороны, силы складываются. При этом сила тяги равна F = 8 + 8 = 16 лошадей. Если одно полушарие закрепить на стене, а другое тянуть 16 лошадей, то сила тяги останется равной 16 лошадям, так как силы с одной стороны теперь не компенсируются.
2. Идеальный газ оказывает на стенки сосуда давление 1,01 • 10^5 Па. Тепловая ско-рость молекул 500 м/с. Найдите плотность газа.
Формула для плотности газа: ρ = p / (v² / 3) где p = 1.01 * 10^5 Па, v = 500 м/с.
Подставляем значения: ρ = 1.01 * 10^5 / (500² / 3) = 1.01 * 10^5 / (250000 / 3) = 1.01 * 10^5 * 3 / 250000 = 1.21 кг/м³.
3. Под каким давлением находится кислород, если тепловая скорость его молекул 550 м/с. а их концентрация 10^25 м^-3?
Формула для давления газа: p = (1/3) * m * n * v² где n = 10^25 м⁻³, v = 550 м/с.
У кислорода молекула состоит из 2 атомов O, а масса одного атома составляет m(O) = 16 а.е.м. Масса молекулы: m(O₂) = 32 а.е.м. = 32 * 1.66 * 10^-27 кг ≈ 5.31 * 10^-26 кг.
Подставляем значения: p = (1/3) * 5.31 * 10^-26 * 10^25 * (550²) p ≈ (1/3) * 5.31 * 10^-26 * 10^25 * 302500 p ≈ 5.36 * 10^4 Па.
4. Азот занимает объём 1 л при нормальном атмосферном давлении. Определите энергию поступательного движения молекул газа.
Энергия поступательного движения молекул газа: E = (3/2) * k * T, где k = 1.38 * 10^-23 Дж/К, T = 273 К.
Подставляем значения: E = (3/2) * 1.38 * 10^-23 * 273 ≈ 5.65 * 10^-21 Дж на одну молекулу.
Число молекул в 1 л газа при нормальных условиях: N = n * V = 2.7 * 10^25 м^-3 * 1 * 10^-3 м³ = 2.7 * 10^22.
Общая энергия: E_total = E * N = 5.65 * 10^-21 * 2.7 * 10^22 ≈ 152 Дж.
5. Воздух состоит из смеси азота, кислорода и аргона. Их концентрация соответ-ственно равна 7.8* 10^24, 2.1 • 10^24, 10^23 м^-3. Средняя кинетическая энергия молекул смеси одинакова и равна 3•10^-21 Дж. Найдите давление воздуха.
Формула для давления смеси: p = (2/3) * (n₁ + n₂ + n₃) * ε, где n₁ = 7.8 * 10^24, n₂ = 2.1 * 10^24, n₃ = 10^23 м⁻³, ε = 3 * 10^-21 Дж.
Общая концентрация: n = n₁ + n₂ + n₃ = 7.8 * 10^24 + 2.1 * 10^24 + 10^23 = 1.01 * 10^25 м⁻³.
Подставляем значения: p = (2/3) * 1.01 * 10^25 * 3 * 10^-21 ≈ 2.02 * 10^4 Па.