Вопрос задан 23.02.2025 в 16:17. Предмет Физика. Спрашивает Лушников Артём.

Помогите пожалуйста

Баллон емкостью 100 л содержит 5,76 кг кислорода. При какой температуре возникает опасность взрыва, если баллон выдерживает давление до 5·105 Па?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Бобров Федя.

Для решения этой задачи нам нужно использовать уравнение состояния идеального газа и учитывать, что в баллоне кислород ведет себя как идеальный газ. Рассмотрим основные шаги решения.

Дано:

  • Объем баллона V=100л=0,1м3V = 100 \, \text{л} = 0,1 \, \text{м}^3,
  • Масса кислорода m=5,76кгm = 5,76 \, \text{кг},
  • Давление, при котором возможен взрыв, P=5×105ПаP = 5 \times 10^5 \, \text{Па},
  • Молярная масса кислорода MO2=32г/моль=0,032кг/мольM_{\text{O}_2} = 32 \, \text{г/моль} = 0,032 \, \text{кг/моль},
  • Универсальная газовая постоянная R=8,31Дж/(моль\cdotpК)R = 8,31 \, \text{Дж/(моль·К)}.

Шаг 1. Находим количество вещества кислорода в баллоне.

Молекулы кислорода (O2_2) образуют молекулы с молекулярной массой 32 г/моль. Масса кислорода в баллоне равна 5,76 кг, соответственно, количество вещества можно вычислить по формуле:

n=mMO2=5,76кг0,032кг/моль=180мольn = \frac{m}{M_{\text{O}_2}} = \frac{5,76 \, \text{кг}}{0,032 \, \text{кг/моль}} = 180 \, \text{моль}

Шаг 2. Используем уравнение состояния идеального газа.

Для идеального газа уравнение состояния имеет вид:

PV=nRTPV = nRT

где:

  • PP — давление,
  • VV — объем,
  • nn — количество вещества,
  • RR — универсальная газовая постоянная,
  • TT — температура.

Теперь подставим известные значения в уравнение состояния, чтобы найти температуру, при которой давление в баллоне достигнет опасного уровня:

T=PVnRT = \frac{PV}{nR}

Подставляем данные:

T=(5×105Па)×(0,1м3)180моль×8,31Дж/(моль\cdotpК)T = \frac{(5 \times 10^5 \, \text{Па}) \times (0,1 \, \text{м}^3)}{180 \, \text{моль} \times 8,31 \, \text{Дж/(моль·К)}}

Посчитаем числитель:

(5×105)×(0,1)=5×104Па\cdotpм3(5 \times 10^5) \times (0,1) = 5 \times 10^4 \, \text{Па·м}^3

Теперь делим на знаменатель:

180×8,31=1495,8Дж/К180 \times 8,31 = 1495,8 \, \text{Дж/К}

Таким образом, температура:

T=5×1041495,833,45КT = \frac{5 \times 10^4}{1495,8} \approx 33,45 \, \text{К}

Шаг 3. Пояснение.

На этом шаге мы получаем температуру в 33,45 К, что является слишком низким значением. Кажется, что уравнение не подходит.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос