Задачи › Плавание тел, устойчивость плавания

Плавающий корабль в тяжёлом газе (молярная масса)

  1. Плавающий корабль в тяжёлом газе (молярная масса)

    МОШ 2010/11, 10 кл.
    4/10

    В интернете сейчас можно легко найти видеозаписи различных физических опытов, в частности, такого:

    Группа студентов напускает в большое корыто до краев какой-то тяжелый газ из баллона, а потом кладет на поверхность этого газа в корыте модель корабля, согнутую из алюминиевой фольги, и этот «корабль» плавает, как настоящий «летучий голландец»! Потом студенты зачерпывают ковшиком газ из корыта, переливают его внутрь «корабля», и он тонет.

    Найдите, какой минимальной молярной массой \(M\) должен обладать этот тяжелый газ, чтобы в нем мог плавать «корабль» в форме прямоугольного параллелепипеда (с открытым верхом), согнутый из бытовой алюминиевой фольги толщиной \(h = 25\) мкм. Размеры «корабля»: длина \(a = 50\) см, ширина \(b = 20\) см, высота бортов \(c = 10\) см. Считать, что лишние куски, образовавшиеся при сгибании параллелепипеда из листа фольги, удалены. Плотность алюминия \(\rho_{\text{Al}} = 2{,}7\) г/см\(^3\), плотность воздуха при данных условиях равна \(\rho_{\text{в}} = 1{,}3\) кг/м\(^3\), средняя молярная масса воздуха \(M_{\text{в}} = 29\) г/моль.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Условие плавания: вес фольги и воздуха внутри «корабля» не больше архимедовой силы со стороны тяжёлого газа. Плотности газов при одинаковых \(p\) и \(T\) пропорциональны молярным массам.

    Ответ

    \(M \geq \dfrac{\left([2(a+b)c + ab]\,h\rho_{\text{Al}} + abc\rho_{\text{в}}\right) M_{\text{в}}}{abc\rho_{\text{в}}} \approx 65\) г/моль.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи