НОФ 2022, II кръг (областен), 12. клас — Задача 2. Процеси с идеален газ

Олимпиада по физика 2022, областен кръг, тема за VI състезателна група (12. клас) · 19 февруари 2022 г. · 10 т.

Условие

Задачата се състои от две независими части. И в двете части можете да използвате следните константи:

универсална газова константа $R = 8{,}31\ \mathrm{J/K.mol}$;

число на Авогадро $N_A = 6{,}02.10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$;

константа на Болцман $k_B = 1{,}38.10^{-23}\ \mathrm{J/K}$;

моларна маса на въздуха $\mu = 29\ \mathrm{g/mol}$.

Част А, а) Част А. Стандартна лаборатория за провеждане на практически занятия във Физическия факултет има обем $V = 120\ \mathrm{m^3}$. Атмосферното налягане на въздуха е $P = 1{,}0.10^5\ \mathrm{Pa}$, а темературата на въздуха е $t_1 = 27\ \mathrm{^\circ C}$. Поради застудяване температурата на въздуха в лабораторията се понижава с $\Delta t = 10\ \mathrm{^\circ C}$, без атмосферното налягане да се променя. Определете:

с колко се е променила масата $\Delta m$ на въздуха в помещението и в каква посока [4 т.]

Част А, б) как се е изменила вътрешната енергия $U$ на въздуха в стаята при описания процес.

Приемете, че поради открехнат прозорец, налягането на въздуха в стаята е равно на външното атмосферно налягане. [2 т.]

Част Б, а) Част Б. В изкуствен спътник на Земята с обем $V = 1\ \mathrm{m^3}$ се намира въздух при нормално атмосферно налягане $P = 1{,}0.10^5\ \mathrm{Pa}$ и температура $t = 0\ \mathrm{^\circ C}$. Поради удар с микрометеорит, в обвивката на спътника се образува малък отвор, през който въздухът започва да изтича в открития космос. Докато въздухът изтича, температурата в спътнвика не се променя.

Колко молекули $\Delta N$ ще напуснат спътника, докато налягането на въздуха в него намалее с $\Delta p = 20\%$ от началното налягане? [2,5 т.]

Част Б, б) Въпреки че налягането на въздуха в спътника намалява, се оказва, че въздухът изтича през отвора с постоянна скорост през цялото време. Обяснете качествено защо и пресметнете приблизително големината на тази сккорост. [1,5 т.]

Отговори

Решение

---

Оригинал в Архива: NOF2_2022_12problems.pdf · официални решения: NOF2_2022_12solutions.pdf