Яку кількість теплоти потрібно відібрати від 50 водяної пари з температурою 100°c щоб отримати 50г льоду з температурою 0°c

ответ: 2,2 * 10^-6 кг

Объяснение:

При столь низкой концентрации молекул углекислого газа так что на одну молекулу углекислого газа приходится 5,56 * 10^5 молекул воды плотность данного раствора с довольно большой точности будет равняться плотности воды = 1000 кг/м³

Отсюда можем найти общую массу вещества содержащийся в бутылке

m = pV

m = 1000 * 0,5 * 10^-3 = 0,5 кг

Также общую массу вещества содержащиеся в бутылке можно выразить как

m = υМ

где M - молярная масса воды ( так как на одну молекулу углекислого газа приходится 5,56 * 10^5 молекул воды )

( M( H20 ) = 2 + 16 = 18 г/моль = 0,018 кг/моль )

m = ( NM ) / Na

где N - количество молекул вещества содержащиеся в бутылке

N = ( mNa ) / M

N = ( 0,5 * 6,02 * 10²³ ) / 0,018 ≈ 167 * 10²³ = 1,67 * 10^25

В условии сказано что на одну молекулу углекислого газа приходится 5,56 * 10^5 молекул воды , поэтому

N' = N / 5,56 * 10^5

где N' - количество молекул углекислого газа

N' = ( 1,67 * 10^25 ) / ( 5,56 * 10^5 ) ≈ 3 * 10^19

m' = υ'М'

где M' - молярная масса углекислого газа

( M' ( CO2 ) = 12 + 32 = 44 г/моль = 4,4 * 10^-2 кг/моль )

m' = ( N'M' ) / Na

m' = ( 4,4 * 10^-2 * 3 * 10^19 ) / ( 6,02 * 10²³ ) = 2,2 * 10^-6 кг

1. Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения заряда. Заряд после соприкосновения должен быть равен сумме зарядов до соприкосновения. Таким образом, заряд на первом шаре после соприкосновения будет равен 2 нКл + 8 нКл = 10 нКл, а заряд на втором шаре также будет равен 10 нКл.

2. Для определения силы взаимодействия между зарядами нам понадобится использовать закон Кулона. Формула для силы взаимодействия между двумя точечными зарядами:
F = (k * |q1 * q2|) / r^2,
где F - сила взаимодействия, k - электростатическая постоянная (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), q1 и q2 - заряды точечных зарядов, r - расстояние между зарядами.

В данном случае у нас есть два заряда по 1 мкКл (1 * 10^-6 Кл) и расстояние между ними 10 см (0.1 м). Подставим значения в формулу:
F = (9 * 10^9 * |1 * 10^-6 * 1 * 10^-6|) / (0.1)^2 = (9 * 10^9 * 1 * 10^-12) / 0.01 = 9 * 10^-3 Н.

Если поместить заряды в воду, то сила взаимодействия зарядов уменьшится, так как вода имеет диэлектрическую проницаемость. Диэлектрическая проницаемость воды обычно принимается равной примерно 80. Формула для силы взаимодействия зарядов в среде с диэлектрической проницаемостью:
F = (k * |q1 * q2|) / (r^2 * ε),
где ε - диэлектрическая проницаемость среды.

Подставим значения и получим:
F = (9 * 10^9 * 1 * 10^-12) / (0.01 * 80) = 1.125 * 10^-4 Н.

Таким образом, сила взаимодействия зарядов в воде составляет 1.125 * 10^-4 Н.

3. Для определения расстояния между зарядами, при котором они взаимодействуют с силой 9 мН, мы можем использовать закон Кулона, который мы уже применяли во второй задаче. Формула для расстояния между зарядами:
r = sqrt((k * |q1 * q2|) / F),
где r - расстояние между зарядами, F - сила взаимодействия, k - электростатическая постоянная, q1 и q2 - заряды точечных зарядов.

Подставим значения и решим уравнение:
r = sqrt((9 * 10^9 * 2 * 10^-9 * 5 * 10^-9) / (9 * 10^-3)) = sqrt((90 * 10^-9) / (9 * 10^-3)) = sqrt(10 * 10^-6) = sqrt(10) * 10^-3 м.

Таким образом, расстояние между зарядами равно sqrt(10) * 10^-3 м.

4. Для вычисления силы, с которой заряды q1 = 2 * 10^-10 Кл и q2 = -10^-9 Кл, расположенные на расстоянии 1 м, действуют на заряд q = 9 * 10^-10 Кл, помещенный посередине между ними, мы можем использовать закон Кулона. Формула для силы взаимодействия зарядов:
F = (k * |q1 * q2|) / r^2,
где F - сила взаимодействия, k - электростатическая постоянная, q1 и q2 - заряды точечных зарядов, r - расстояние между зарядами.

Подставим значения и решим уравнение:
F = (9 * 10^9 * |2 * 10^-10 * -10^-9|) / 1^2 = (9 * 10^9 * 2 * 10^-10 * 10^-9) / 1 = (9 * 2 * 10^-10) / 1 = 18 * 10^-10 = 1.8 * 10^-9 Н.

Таким образом, сила, с которой заряды 2 * 10^-10 Кл и -10^-9 Кл, расположенные на расстоянии 1 м, действуют на заряд 9 * 10^-10 Кл, помещенный посередине, составляет 1.8 * 10^-9 Н.