Альпинисты решили подняться на вершину высотой 2500 м группами Когда первая группа была уже на вершине она зафиксировала атмосферное давление равное 500 мм. рт. ст. и температуру -10С. Вторая группа только начинала восхождение. Рассчитайте: - изменение температуры воздуха между верхней и нижней точками маршрута; - какое атмосферное давление показывает барометр, установленный в нижней точке маршрута? Ответ округлите до целого значения.
где P1 P_1 P1 - атмосферное давление на вершине 500мм.рт.ст.500 мм.рт.ст.500мм.рт.ст., h2 h_2 h2 - высота нижней точки, T1 T_1 T1 - температура на вершине −10°C-10 °C−10°C, g g g - ускорение свободного падения 9.81м/с29.81 м/с^29.81м/с2, M M M - молярная масса воздуха 0.029кг/моль0.029 кг/моль0.029кг/моль, R R R - газовая постоянная 8.314Дж/моль⋅К8.314 Дж/моль·К8.314Дж/моль⋅К.
ΔT=−0.0065⋅h1 \Delta T = -0.0065 \cdot h_1 ΔT=−0.0065⋅h1
где ΔT \Delta T ΔT - изменение температуры °C°C°C, -0.0065 - температурный градиент °C/м°C/м°C/м, h1 h_1 h1 - высота первой группы 2500м2500 м2500м.
Подставляем значения:
ΔT=−0.0065⋅2500=−16.25 °C \Delta T = -0.0065 \cdot 2500 = -16.25 \, °C ΔT=−0.0065⋅2500=−16.25°C
Итак, температура воздуха снизилась на 16.25 °C.
Для расчета атмосферного давления в нижней точке маршрута воспользуемся формулой:P2=P1(1−0.0065⋅h2T1+0.0065⋅h1)g⋅MR⋅0.0065 P_2 = P_1 \left( 1 - \frac{0.0065 \cdot h_2}{T_1 + 0.0065 \cdot h_1} \right) ^ { \frac{g \cdot M}{R \cdot 0.0065} } P2 =P1 (1−T1 +0.0065⋅h1 0.0065⋅h2 )R⋅0.0065g⋅M
где P1 P_1 P1 - атмосферное давление на вершине 500мм.рт.ст.500 мм.рт.ст.500мм.рт.ст., h2 h_2 h2 - высота нижней точки, T1 T_1 T1 - температура на вершине −10°C-10 °C−10°C, g g g - ускорение свободного падения 9.81м/с29.81 м/с^29.81м/с2, M M M - молярная масса воздуха 0.029кг/моль0.029 кг/моль0.029кг/моль, R R R - газовая постоянная 8.314Дж/моль⋅К8.314 Дж/моль·К8.314Дж/моль⋅К.
Подставляем значения:
P2=500(1−0.0065⋅0−10+0.0065⋅2500)9.81⋅0.0298.314⋅0.0065 P_2 = 500 \left( 1 - \frac{0.0065 \cdot 0}{-10 + 0.0065 \cdot 2500} \right) ^ { \frac{9.81 \cdot 0.029}{8.314 \cdot 0.0065} } P2 =500(1−−10+0.0065⋅25000.0065⋅0 )8.314⋅0.00659.81⋅0.029
P2=500(1−0)4.255 P_2 = 500 \left( 1 - 0 \right)^{4.255} P2 =500(1−0)4.255
P2=500 P_2 = 500 P2 =500
Итак, атмосферное давление в нижней точке маршрута также составляет 500 мм.рт.ст., если округлить значение до целого.