Задача 3 Резервуар объемом 4 м3 заполнен углекислым газом. Найти массу и силу тяжести газа в резервуаре,
если избыточное давление газа р= 40 кПа , температура его t =80 0С, а барометрическое давление воздуха равно 102,4 кПа ?

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится использовать уравнение состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная и T - температура газа.

Первым шагом, нам нужно найти количество вещества газа в резервуаре. Для этого воспользуемся формулой, которая выражает количество вещества через избыточное давление, объем и температуру газа:

n = (P * V) / (R * T)

Теперь подставим известные данные:

P = 40 кПа = 40 * 10^3 Па (кПа переводим в Па)
V = 4 м^3
T = 80°C + 273 = 353 К (температуру переводим из градусов Цельсия в Кельвины)

R - универсальная газовая постоянная равна 8,314 Дж/(моль * К)

n = (40 * 10^3 Па * 4 м^3) / (8,314 Дж/(моль * К) * 353 К)

Каждая размерность должна сокращаться, чтобы получить конечный ответ. В данном случае, Па и м^3 обратятся в Дж (Джоули). В нашем ответе останется единица количества вещества - моль.

Теперь найдем массу газа. Для этого воспользуемся формулой:

m = n * M

где m - масса газа, n - количество вещества газа и M - молярная масса газа.

Молярная масса углекислого газа (СО2) равна примерно 44 г/моль.

m = n * M = n * 44 г/моль

Наконец, посчитаем силу тяжести газа. Сила тяжести рассчитывается по формуле:

F = m * g

F - сила тяжести, m - масса газа и g - ускорение свободного падения, примерно равное 9,8 м/с^2.

Давайте теперь рассчитаем все значения:

n = (40 * 10^3 Па * 4 м^3) / (8,314 Дж/(моль * К) * 353 К)
n = 0,019 моль (округляем до трех знаков после запятой)

m = n * M = 0,019 моль * 44 г/моль = 0,836 г (округляем до трех знаков после запятой)

F = m * g = 0,836 г * 9,8 м/с^2 = 8,19 Н (округляем до двух знаков после запятой)

Итак, масса газа в резервуаре составляет примерно 0,836 г, а сила тяжести газа равна примерно 8,19 Н.