Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 13354
2020-02-19 
Твердое вещество $CO_{2}$ похоже на плотно слепленный снежок - белый непрочный кусок скомканного снега - и называется "сухой лед", который при атмосферном давлении имеет температуру $-65^{ \circ} С$. Некоторое количество этого вещества взвесили и положили в нерастянутую резиновую оболочку воздушного шарика, имеющую массу 3 г. Оболочку загерметизировали, завязав узлом резиновую входную трубку шарика, дождались, пока весь сухой лед испарился и нагрелся до комнатной температуры, а затем надувшийся шарик взвесили на тех же весах -получился результат 69 г. Что показывали весы при взвешивании твердого вещества?
Решение:
Объем конденсированного вещества очень мал в сравнении с его объемом в газообразном состоянии, поэтому объемом снежка мы пренебрежем. Резиновые стенки шарика создают внутри шарика дополнительное давление, которое во много раз (примерно в 50 раз) меньше атмосферного давления, поэтому отличие давления внутри шарика от атмосферного давления мы учитывать не будем. При таких предположениях условие равновесия шарика с газом на весах таково:
$Mg + mg \frac{M_{возд} }{M_{газа} } = (m + m_{0} )g$.
Отсюда находим ответ сначала в грубом приближении:
$m = \frac{M_{газа} (M - m_{0})}{M_{газа} - M_{возд} } \approx 193,6 г$.
Если учесть дополнительное давление, создаваемое резиновой оболочкой, например считая, что оно составляет 2% от атмосферного, то получится другой результат:
$m = \frac{1,02M_{газа} (M - m_{0})}{1,02 M_{газа} - M_{возд}} \approx 186,5 г$.
Твердое вещество $CO_{2}$ похоже на плотно слепленный снежок - белый непрочный кусок скомканного снега - и называется "сухой лед", который при атмосферном давлении имеет температуру $-65^{ \circ} С$. Некоторое количество этого вещества взвесили и положили в нерастянутую резиновую оболочку воздушного шарика, имеющую массу 3 г. Оболочку загерметизировали, завязав узлом резиновую входную трубку шарика, дождались, пока весь сухой лед испарился и нагрелся до комнатной температуры, а затем надувшийся шарик взвесили на тех же весах -получился результат 69 г. Что показывали весы при взвешивании твердого вещества?
Решение:
Объем конденсированного вещества очень мал в сравнении с его объемом в газообразном состоянии, поэтому объемом снежка мы пренебрежем. Резиновые стенки шарика создают внутри шарика дополнительное давление, которое во много раз (примерно в 50 раз) меньше атмосферного давления, поэтому отличие давления внутри шарика от атмосферного давления мы учитывать не будем. При таких предположениях условие равновесия шарика с газом на весах таково:
$Mg + mg \frac{M_{возд} }{M_{газа} } = (m + m_{0} )g$.
Отсюда находим ответ сначала в грубом приближении:
$m = \frac{M_{газа} (M - m_{0})}{M_{газа} - M_{возд} } \approx 193,6 г$.
Если учесть дополнительное давление, создаваемое резиновой оболочкой, например считая, что оно составляет 2% от атмосферного, то получится другой результат:
$m = \frac{1,02M_{газа} (M - m_{0})}{1,02 M_{газа} - M_{возд}} \approx 186,5 г$.
