Известно, что мыльные пузыри, наполненные водородом, взлетают вверх. какова должна быть масса 1, 5-литровой банки, чтобы она при наполнении ее водородом также поднялась к потолку?

итак, для решения этого необходимо вспомнить закон архимеда: на тело, погруженное в жидкость или газ действует сила, птотивоположная направлению действия веса и численно равная весу вытесненной телом жидкости (архимедова сила). этот закон можно сформулировать так:

                                                                ,

где - архимедова сила, - ускорение свободного падения,  - объём погруженной части тела (в том числе всего тела).

также напомню условия поавания тел: если - модуль архимедовой силы, а - модуль веса погруженного тела, то

если , то тело всплывает(или взлетает, если находится в газообразной среде). пример применения этой закономерности - спасательный круг, аэростат;

если , то тело плывёт. примером поведения такого тела в газообразной среде может служить воздушный шарик, наплненный атмосферным воздухом (а не надутый все силы, действующие на него со стороны среды скомпинсированы, поэтому он при приложении дополнительной силы полетит по инреции  в направлении действия силы, пока не будет остановлен трением.

если , тело тонет (или опускается вниз, если в газе). пример практического применения этой закономерности - корабельный якорь.

  так почему же взлетают мыльные пузыри, наполненные водородом? просто - потому, что их вес меньше архимедовой силы. но смотрите, так как пузырь полностью погружен в среду, то его объём равен объёму вытесненного им газа:   .

    следует также заметить, что вообще если тело погружено в жидкость\газ полностью, то определить его плавучесть можно, сравнивая плотность жидкости\газа с плотностью этого тела.

а какой тогда должна быть масса банки? ответ: такой,чтобы средняя плотность банки и водорода в банке была меньше плотности атмосферного воздуха. если 1,5 л - объём всеё банки (стенок и полости), а x - объём полости, то имеем, что при нормальных условиях: (объём атм. воздуха при н. у. - 1,29 кг*м-3, а водорода - 0,089 кг*м- а отсюда уже  . больше ничего, исходя из условия, сказать нельзя.     

 

 

в данном случае применим закон джоуля-ленца, который записывается следующей формулой: q=i^2rt или что тоже самое q=(u^2/r)*t

теперь нужно выяснить, где будет большее общее сопротивление одной из плиток:

для этого нужно знать, что при параллельном соединении общее сопротивление всегда меньше сопротивления, где последовательное соединение:

значит кол-во теплоты, выделившееся при параллельном соединении будет больше кол-ва теплоты, выделившегося при последовательном соединении( это видно из формулы)

теперь, во сколько раз:

q2(паралл. соедин.)/q1(последоват. соедин.)=4

ответ: при последовательном больше в 4 раза

 

M=2 кг                                 уравнение теплового : t₁= - 10°c                             q=q₁+q₂=cm(t₂-t₁)+λm; t₂=0°c                                   q=2100*())+330000*2= c=2100 дж/кг °с               =2100*2*10+660000=42000+660000=702000 дж = λ=330 кдж=330000 дж               =702 кдж;         ответ:   q=702 кдж. q-?