Батискаф витримує тиск 60 МПа. Чи можна провести дослідження в східній частині Атлантичного океану западини Монако глибиною 5440 м? З якою силою вода тисне на батискаф в западині, якщо прийняти, що форма батискафа – сферична, з радіусом 3 м? Атмосферний тиск 101, 3 кПа, g=10 Н/кг.

Для решения данной задачи нам понадобятся законы электростатики.

Первым шагом необходимо выразить силу поля, действующую на заряд q, через заданные величины.

Закон Кулона гласит, что сила электростатического притяжения или отталкивания между двумя точечными зарядами пропорциональна их зарядам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Таким образом, сила F, действующая на заряд q со стороны заряженного шара, вычисляется по формуле:

F = k * (q1 * q2) / r^2,

где k - электростатическая постоянная, которая имеет значение 8,99 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2, q1 и q2 - заряды, r - расстояние между ними.

В нашем случае q1 = -0,017 Кл, q2 = +1200 Кл/м^2 и r = a + R, где R - радиус шара.

Формула примет вид:

F = k * (-0,017) * (1200) / (a + R)^2.

Далее, по формуле работы силы:

A = F * s,

где A - работа силы, F - сила, действующая на заряд, s - перемещение заряда.

В нашем случае A = 0,12 Дж, F = -0,009 Н (сила направлена от центра шара), поэтому s = A / F = 0,12 / (-0,009) = -13,33 м (знак минус означает, что сила направлена в противоположную сторону от перемещения заряда).

Наконец, зная s, можно выразить расстояние a через R:

s = a + R,

a = s - R = -13,33 - r.

Таким образом, получаем окончательный ответ: a = -13,33 - r.

Чтобы решить эту задачу, нужно использовать закон Гей-Люссака, который связывает объем газа с его температурой и давлением. Формула выглядит следующим образом:

P1V1/T1 = P2V2/T2,

где P1 и P2 - давление газа до и после изменения объема, V1 и V2 - объем газа до и после изменения, T1 и T2 - температура газа до и после изменения в Кельвинах.

Для начала, нужно привести все известные значения в соответствующие единицы измерения. Температура дана в градусах Цельсия, но нам нужна в Кельвинах. Для этого нужно прибавить 273.15:

T1 = 190 + 273.15 = 463.15 К.

Также дано давление насыщенного пара при данной температуре:

P2 = 5.4·10^5 Па.

Объем газа до изменения также задан:

V1 = 1.2 м^3.

Теперь мы можем использовать формулу и решить задачу:

P1V1/T1 = P2V2/T2,

где P1 - давление газа до изменения, которое мы не знаем, V2 - объем газа после изменения, который нужно найти, и T2 - температура газа после изменения, которую мы также не знаем.

Для решения задачи нужно использовать закон поведения идеального газа, согласно которому можно сказать, что давление неизменно при постоянной температуре. Из этого следует, что P1 = P2:

P1V1/T1 = P1V2/T2.

Теперь можно решить уравнение относительно V2:

V2 = V1 * T2 / T1.

Так как вопрос говорит о том, насколько следует изменить объем сосуда, чтобы в нем содержался только насыщенный пар, то нам нужно найти разницу между объемом газа после изменения и исходным объемом:

Изменение объема = V2 - V1.

Теперь подставим значения и рассчитаем:

V2 = V1 * T2 / T1
V2 = 1.2 * (463.15 / 463.15)
V2 = 1.2 м^3.

Изменение объема = V2 - V1
Изменение объема = 1.2 м^3 - 1.2 м^3
Изменение объема = 0 м^3.

Таким образом, чтобы в сосуде содержался только насыщенный пар, необходимо изменить его объем на 0 м^3.