Консультация № 192269
28.12.2017, 20:19
0.00 руб.
1 5 1
Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом:

На вершинах горных перевалов снег не тает даже летом. Сухой воздух переносится слабым ветром через перевал. Оцените высоту этого перевала, если разность температур подножья и вершины перевала составляет 22 К .
(Примечание: при решении следует применить рассуждения, подобные изложенным в примере №7.)
Прикрепленные файлы:
593588a3c68838be144f741c57858268a3dd89af.png

Обсуждение

давно
Модератор
156417
2175
28.12.2017, 22:00
общий
Адресаты:
Задача недавно уже рассматривалась
Вопрос № 191841

Имеются ли у Вас дополнительные вопросы к этому решению?
давно
Посетитель
401613
27
29.12.2017, 18:20
общий
Адресаты:
Задача решается не на уровне школы. Просьба объяснить, как решать без уравнения адиабатного расширения. (10 класс)
давно
Модератор
156417
2175
29.12.2017, 18:59
общий
Адресаты:
Боюсь, без адиабаты оно не решается в принципе.

Впрочем, мы её уравнение хотя бы не выводим. Просто берём в версию в p-T координатах (которая непосредственно выводится из pV[$947$]=const и pV/T=const) и преобразуем, чтобы получить отношение давлений
T1[$947$]p11-[$947$]=T2[$947$]p21-[$947$]

(T2/T1)[$947$]=(p1/p2)1-[$947$]

(p2/p1)[$947$]-1=(T2/T1)[$947$]

p2/p1=(T2/T1)[$947$]/([$947$]-1)=(T2/T1)(7/5)/(2/5)=(T2/T1)7/2
давно
Посетитель
401613
27
29.12.2017, 22:53
общий
Адресаты:
Благодарю.
давно
Модератор
156417
2175
31.12.2017, 18:20
общий
это ответ
Здравствуйте, Zarefo10!
Предположим, что задуваемый на вершины воздух охлаждается только за счёт адиабатического расширения (поскольку процесс происходит слишком быстро для существенного теплообмена).
Его уравнение
T1[$947$]p11-[$947$]=T2[$947$]p21-[$947$]
где для двухатомного газа [$947$]=Cp/CV=(i+2)/i=7/5
Откуда можно вывести отношение давлений у подножья и на вершине
(T2/T1)[$947$]=(p1/p2)1-[$947$]
(p2/p1)[$947$]-1=(T2/T1)[$947$]
p2/p1=(T2/T1)[$947$]/([$947$]-1)=(T2/T1)((i+2)/i)/(2/i)=(T2/T1)(i+2)/2=(T2/T1)7/2

Примем, что на вершине его температура чуть ниже нуля по Цельсию, например, Т2=270 К[$8776$]-3[$176$]С
А у подножья, следовательно, T1=292 К
Подставляем в уравнение адиабаты и находим p2/p1=0,76

Высоту можно оценить, например, с помощью барометрической формулы
ln(p2/p1)=-Mg[$916$]H/RT
где:
[$916$]H - разность высот
M=29 г/моль=0,029 кг/моль - молярная масса воздуха
g=9,8 м/с2 - ускорение свободного падения
R=8,314 Дж/(моль[$183$]К) - газовая постоянная

С температурой тут, правда, проблема - формула выведена, принимая температуру постоянной, но для приблизительной оценки без точных данных (да и учитывая, что теплообмен тоже не полностью исключён) сойдёт.
Если принять температуру равной среднему значению T=281 K, то можно убедиться, что ответ получается примерно 2,25 км.
При этом, подставляя использованные ранее значения температуры, получаем ответы 2,17 и 2,34 км.
Учитывая такую вариацию значений и использованные приближения, стоит ограничится приближённой оценкой высоты в 2,2-2,3 км
Форма ответа