Задачи › Уравнение состояния

Проветривание комнаты

  1. Проветривание комнаты

    Курчатов 2014/15, 7 кл.
    3/10

    Плотность воздуха при постоянном давлении обратно пропорциональна его абсолютной температуре \(T\) и при температуре \(0\,^{\circ}\text{C}\) равна \(1{,}3\text{ кг/м}^3\). В Васиной комнате было очень жарко — комнатный термометр показывал \(+27\,^{\circ}\text{C}\). Поэтому, придя домой, Вася открыл окно, чтобы проветрить помещение, и отправился гулять. Вернувшись, он увидел, что термометр показывает всего \(+10\,^{\circ}\text{C}\). Комната имеет размеры (в длину, ширину и высоту) \(3{,}5\text{ м}\times 4\text{ м}\times 3\text{ м}\). Насколько увеличилась масса воздуха в комнате после такого проветривания?

    Примечание: абсолютная температура \(T\) измеряется в кельвинах (К) и рассчитывается по формуле \(T = t + 273\text{ град}\), где \(t\) — температура, выраженная в градусах Цельсия.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Переведите все температуры в абсолютную шкалу. Плотность воздуха при постоянном давлении пропорциональна \(1/T\): найдите коэффициент пропорциональности по данным при \(0\,^{\circ}\text{C}\).

    Ответ

    Масса воздуха увеличилась примерно на \(3\) кг.

    Решение

    Переведём температуры в абсолютную шкалу: \(T_0 = 273\) К, \(T_{27} = 300\) К, \(T_{10} = 283\) К. По условию \(\rho = A/T\), где коэффициент \(A\) найдём по плотности при \(0\,^{\circ}\text{C}\): \[A = \rho_0 T_0 = 1{,}3\cdot 273 \approx 355\ \frac{\text{кг}\cdot\text{К}}{\text{м}^3} .\] Плотность воздуха в комнате до проветривания и после: \[\rho_{1} = \frac{A}{300\text{ К}} \approx 1{,}18\ \text{кг/м}^3, \qquad \rho_{2} = \frac{A}{283\text{ К}} \approx 1{,}25\ \text{кг/м}^3 .\] Объём комнаты \(V = 3{,}5\cdot 4\cdot 3 = 42\text{ м}^3\). Масса воздуха в комнате увеличилась на \[\Delta M = (\rho_2 - \rho_1)\, V \approx 3\text{ кг}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи