Солдат пьет воду из фляжки, плотно прижав ее к губам. Вместимость фляжки

Пример решения задачи №91.

Солдат пьет воду из фляжки, плотно прижав ее к губам. Вместимость фляжки (т. е. ее объем) V = 0,5 л, а вода заполняет ее на 2/3. Сколько воды , выпил солдат, если давление оставшегося в ней воздуха понизилось на кПа? Атмосферное давление нормальное.

Обозначим объем воды во фляжке в начале процесса.

Решение:

По мере того, как солдат пьет воду, воздух в ней занимает все больший объем, т. е. расширяется. Процесс расширения воздуха, очевидно, изотермический, ведь за такое короткое время температура воздуха вряд ли изменилась. Словами «плотно прижав к губам» нам намекают на то, что воздух во фляжку извне проникать не мог, и значит, его масса во фляжке не изменялась. Поэтому применим к процессу расширения воздуха во фляжке закон Бойля-Мариотта:

Здесь — давление воздуха во фляжке, когда солдат только поднес ее к губам. Оно, конечно, равно атмосферному давлению . Объем — это объем воздуха во фляжке в этот момент. Поскольку 2/3 объема фляжки V занимала вода, значит, объем . Давление равно давлению воздуха во фляжке’после того, как солдат напился. Поскольку оно понизилось на , значит, . И, наконец, — объем воздуха во фляжке после того, как солдат напился.

С учетом того, что и , формула (1) примет вид

Если из (2) определить объем воздуха а затем из него вычесть первоначальный объем воздуха во фляжке , то мы найдем, насколько увеличился объем воздуха во фляжке или насколько уменьшился объем воды в ней, т. е. мы найдем объем выпитой солдатом воды .

Проделаем эти действия: из (2)

Выразим все единицы в СИ:

Произведем вычисления:

Ответ: л.

Эта задача взята со страницы подробного решения задач по физике, там теория и задачи по всем темам физики, можете посмотреть:

Физика — задачи с решениями и примерами

Возможно вам будут полезны ещё вот эти задачи:

Пример решения задачи №89. При сжатии газа его объем уменьшился на 2 л, а давление увеличилось в 2 раза. Найти первоначальный объем газа

Пример решения задачи №90. Если давление газа изотермически повысить на = 1,5 атм, то его объем уменьшится на л, а если давление увеличить по сравнению с первоначальным на атм, то объем газа уменьшится на л. Найти первоначальные давления и объем газа.

Пример решения задачи №92. Одним из компонентов топлива в двигателе ракеты является жидкий водород, плотность которого в момент закипания . Определить среднюю длину свободного пробега молекул водорода при этом, если эффективный диаметр молекулы водорода нм (нанометров). Молярная масса водорода М = 0,002 кг/моль. Газ считать идеальным.

Пример решения задачи №93. В сосуде находится кислород при нормальных условиях. Найти среднее число столкновений молекул в этом объеме за время t = 2 с. Эффективный диаметр молекулы кислорода нм. Молярная масса кислорода М = 0,032 кг/моль.