Какова работа, которую выполняет корова за один вдох, если плевральное давление во время вдоха считается постоянным и равно 30 мм рт. ст., а объем вдыхаемого воздуха составляет 6,5 л? И какая мощность дыхательного процесса, если частота дыхания коровы составляет 20 раз в минуту?

Физика 11 класс Температура и работа в термодинамике работа коровы плевральное давление объём воздуха мощность дыхательного процесса частота дыхания физика 11 класс Новый

Чтобы найти работу, которую выполняет корова за один вдох, мы можем использовать формулу для работы, которая выполняется при изменении объема при постоянном давлении. Работа (A) рассчитывается по формуле:

A = P * ΔV

Где:

• A - работа, выполненная коровой;
• P - плевральное давление;
• ΔV - изменение объема (в данном случае это объем вдыхаемого воздуха).

Теперь подставим известные значения. Давление нужно перевести в систему СИ. Давление 30 мм рт. ст. можно перевести в паскали. Для этого используем следующее соотношение:

1 мм рт. ст. = 133,322 Па, поэтому:

P = 30 мм рт. ст. * 133,322 Па/мм рт. ст. = 3999,66 Па

Теперь объем нужно также перевести в кубические метры, так как 1 литр = 0,001 м³:

ΔV = 6,5 л = 6,5 * 0,001 м³ = 0,0065 м³

Теперь мы можем подставить значения в формулу для работы:

A = 3999,66 Па * 0,0065 м³ ≈ 26,0 Дж

Теперь рассчитаем мощность дыхательного процесса. Мощность (P) определяется как работа, выполненная за единицу времени:

P = A / t

Где:

• P - мощность;
• A - работа, выполненная за один вдох;
• t - время, за которое выполняется работа.

Частота дыхания коровы составляет 20 раз в минуту, что означает, что за 1 минуту происходит 20 вдохов. Чтобы найти время одного вдоха, нужно разделить 60 секунд на количество вдохов:

t = 60 с / 20 = 3 с

Теперь подставим значения в формулу для мощности:

P = 26,0 Дж / 3 с ≈ 8,67 Вт

Таким образом, работа, выполняемая коровой за один вдох, составляет примерно 26,0 Дж, а мощность дыхательного процесса — около 8,67 Вт.