2025-08-27 14:08:25
Какова соотношение внутренней энергии гелия в воздушном шарике, находящемся на высоте H = 27 м над поверхностью земли, к его потенциальной энергии относительно поверхности Земли, если средняя скорость молекул гелия составляет V = 900 м/с, а ускорение свободного падения g равно 10 м/с²?
Физика 10 класс Внутренняя энергия и потенциальная энергия внутренняя энергия гелия потенциальная энергия воздушный шарик высота 27 м скорость молекул 900 м/с ускорение свободного падения соотношение энергии физика гелий Энергия
2025-08-27 14:08:37
Чтобы найти соотношение внутренней энергии гелия в воздушном шарике к его потенциальной энергии, нужно сначала рассчитать каждую из этих энергий.
Шаг 1: Расчет потенциальной энергии (Ep)Потенциальная энергия (Ep) определяется по формуле:
Ep = m * g * h
где:
- m - масса гелия в шарике (в данном случае мы не знаем массу, но она нам не нужна для соотношения);
- g - ускорение свободного падения (10 м/с²);
- h - высота над землей (27 м).
Таким образом, потенциальная энергия будет:
Ep = m * 10 * 27 = 270m
Шаг 2: Расчет внутренней энергии (U)Внутренняя энергия (U) газа может быть определена по формуле:
U = (3/2) * n * R * T
где:
- n - количество молей гелия;
- R - универсальная газовая постоянная (8.31 Дж/(моль·К));
- T - температура в Кельвинах.
Однако в данной задаче температура не указана, и для упрощения мы можем рассмотреть, что внутренняя энергия пропорциональна массе гелия, так как она зависит от количества молекул.
Также, внутреннюю энергию можно выразить через среднюю скорость молекул. Внутренняя энергия может быть связана с кинетической энергией молекул:
U = (1/2) * m * V^2
где V - средняя скорость молекул (900 м/с).
Таким образом, внутреннюю энергию можно записать как:
U = (1/2) * m * (900)^2 = 405000m
Шаг 3: Соотношение внутренней энергии к потенциальной энергииТеперь мы можем найти соотношение U к Ep:
Соотношение = U / Ep = (405000m) / (270m) = 405000 / 270
Сокращая m, получаем:
Соотношение = 1500
Ответ:Соотношение внутренней энергии гелия в воздушном шарике к его потенциальной энергии относительно поверхности Земли составляет 1500.