Ответ - kna-school

Нейтроны урана №9f154
Задания для 7-9 классов
Вопросы:
Задание 1. «Паганель захватил с собой барометр и, взглянув на него, убедился, что ртуть
держится на уровне 0,495 миллиметра».
На какой высоте находились путешественники? (Ответ подтвердите расчетом). (Дети
капитана Гранта)
Задание 1.
Давление меняется с высотой на каждые 12 метров примерно на 1 мм рт.ст.
В нашем случае давление упало на 760 мм – 0, 495 мм =759, 505 мм
ратм= 759, 505 мм * 12 м= 9114,06 м
760мм нормальное атмосферное давление
Самая высокая гора Анд Аконкагуа, 6962 м, следовательно полученный нами результат не
соответствует реальности. Прочитав книгу Ж.. Верна «Дети капитана Гранта» мы нашли
следующие строчки:
Паганель захватил с собой барометр. Взглянув на него, он убедился, что давление ртути
соответствует высоте в одиннадцать тысяч семьсот футов,
1 фут=30 см, следовательно 11700футов=3510 м
Давление упало: 3510м/12м=292,5мм. Соответственно барометр покажет 760мм292,5мм=467,5мм рт. ст.
Нейтроны урана №9f154
Задание 2. «Там и сям из-под темной застывшей лавы били горячие ключи и железистые
источники, и густые пары их клубились над вулканической почвой. Вода некоторых
источников была высокой температуры. Джон Манглс погрузил в один из источников
термометр Фаренгейта, и тот показал сто семьдесят шесть градусов Рыба, пойманная в море
почти в нескольких шагах от источника и брошенная в его почти кипящую воду, через пять
минут была уже сварена. Это побудило Паганеля отказаться от мысли искупаться в
источнике».
Какова температура воды? (Дети капитана Гранта)
Задание 2.
Шкала Цельсия:
t=T-273=5/9(TF-32) оС
Шкала Фаренгейта:
TF =(32+1,8 t ) F
Термодинамическая шкала:
Т= (t +273)К
TF=176 оF
t =5/9(176-32) =80 оС
Т=(80 +273) К=353К
Нейтроны урана №9f154
Задание 3. «Барометр упал до двадцати шести дюймов: то был редкий случай. Штормгласс
показывал бурю».
Объясните устройство и принцип действия прибора. (Дети капитана Гранта)
Штормгласс (штормглас) — это стеклянная колба или ампула, заполненная спиртовым
раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфара, нашатырь и
калийная селитра. Колба герметически запаяна, но, тем не менее, в ней постоянно
происходит рождение и исчезновение кристаллов. В зависимости от грядущих изменений
погоды, в жидкости образуются кристаллы различной формы. Штормгласс настолько
чувствителен, что может предсказывать резкое изменение погоды за 10 минут до такового.
Принцип работы так и не получил полного научного объяснения. Параллельно со
штормглассом был создан предсказатель бурь доктора Джорджа Мэриуэзера.
Рецепт изготовления штормгласса





10 гр. натуральной камфары
2.5 гр. калийной селитры
2.5 гр. нашатыря
33 мл. дистиллированной воды
40 мл. спирта
Растворить селитру и нашатырь в воде, растворить камфару в спирте и затем медленно
перемешать две субстанции, желательно на водяной бане. Залить в стеклянную колбу от 1.5
до 3 см шириной и 15-20 см высотой. Запечатать колбу лучше всего притёртой стеклянной
пробкой, промазав её силиконовым герметиком.
Методика наблюдения








Жидкость в колбе прозрачна — солнечно
Жидкость мутная — облачно, возможны осадки
Маленькие точки в жидкости — влажно, туман
Мутная жидкость с маленькими звёздочками — гроза
Маленькие звёздочки в жидкости солнечным зимним днём предвещают снег
Крупные хлопья — облачность в умеренные сезоны, снегопад зимой
Иглистые кристаллы — заморозки
Нити у поверхности — ветрено
Нейтроны урана №9f154
Задание 4. «Через несколько секунд охотники подошли к ярко пылающему огню. Сайрес
Смит и журналист стояли около него. Пенкроф, с кабаном в руках, молча смотрел на обоих.
- Вот видите, старина! - вскричал Гедеон Спилет. - Огонь, настоящий огонь, на котором
прекрасно изжарится эта чудесная дичь.
- Но кто... зажег его? - спросил Пенкроф».
Каким образом был зажжен огонь, что для этого потребовалось? (Таинственный остров)
Задание 4.
В книге Ж. Верна «Дети капитана Гранта» мы нашли строчки:
Это были два стекла, снятые с часов инженера и Спилета. Наполнив их водой и скрепив их
края с помощью глины, Сайрес Смит сфабриковал настоящее зажигательное стекло, которое
сосредоточило лучи солнца на охапке сухого мха и воспламенило его.
.
Нейтроны урана №9f154
Задание 5. «Аэростат, уносимый смерчем, вертелся в бешеном вихре, словно маленький
шарик. Непрестанно крутясь в воздушном водовороте, он несся вперед со скоростью
девяноста миль в час.
Под нижней частью шара качалась корзина с пятью пассажирами, едва видимыми в густых,
пропитанных водяной пылью облаках, нависших над самым океаном».
Оцените приблизительные размеры шара. (Таинственный остров)
Ответ.
Масса корзины m1≈150кг.
Масса 1-го пассажира m2≈80кг.(В тексте сказано, что шар рассчитан на 6 человек)
Масса балласта m3 ≈ 450 кг (в те времена брали много балласта, чтобы в нужный момент
облегчить шар)
Масса оболочки и сетки m4≈ 500 кг (в тексте романа сказано: «Действительно, нельзя было
и мечтать о том, чтобы перенести в Гранитный Дворец все это полотно, канаты и
веревки:
они были очень тяжелы» (для 5-ти человек!))
В шар была положена провизия и оружие на 6 человек m5≈100кг.
В тексте романа сказано, что шар был заполнен газом водородом, масса которого также
должна быть прибавлена к общей массе груза.( m6)
Плотность водорода ρ1≈0,08988 кг/м3
Плотность воздуха ρ2≈ 1,28 кг/м3
Решение:
Для того чтобы аэростат взлетел нужно, чтобы Архимедова сила была больше силы тяжести.
Сила Архимеда равна весу воздуха в объеме груза.
FA=g ρ2V – сила Архимеда действующая на шар.
FT=m g – сила тяжести аэростата с грузом
FA> FT – условие при котором тело ,условие при котором тело будет взлетать
mг= m1+ 6m2 + m3 + m4 + m5 - масса груза
m6= ρ1 Vа – масса водорода
m = m1+ 6m2 + m3 + m4 + m5 + m6 – масса всего аэростата
V= Vг +Vа – объем всего аэростата
Vг – объем груза по сравнению с объемом шара очень мал и поэтому мы можем им
пренебречь
Vа – объем шара
V= Vа
g ρ2V >m g
ρ2V >m
ρ2 Vа>m1+ 6m2 + m3 + m4 + m5 +ρ1 Vа
ρ2 Vа – ρ1 Vа>m1+ 6m2 + m3 + m4 + m5
Vа>
m1  6m 2  m 3  m 4  m 5
 2  1
Vа> 150кг  6 * 80 кг  450 кг  500кг  100 кг
1.29
кг
кг
 0,089 3
3
м
м
Vа>1400 м3
А вообще-то, в тексте романа прямо сообщается точный объем шара: «Он имел объем
пятьдесят тысяч кубических футов», 1415 м3, что совпадает с нашими расчетами.
Нейтроны урана №9f154
Задание 6. «После зрелого размышления Сайрес Смит решил изготовить самую простую
батарею, похожую на ту, которую изобрел Беккерель в 1820 году».
О какой батарее идет речь, каково ее устройство и характеристики. (Таинственный остров)
Задание 6.
Прочитав книгу Ж. Верна «Таинственный остров» мы нашли строчки:
После зрелого размышления Сайрес Смит решил изготовить самую простую батарею,
похожую на ту, которую изобрел Беккерель в 1820 году. В состав ее элементов входил один
лишь цинк Что же касается других веществ – азотной кислоты и поташа, то они имели в
изобилии. Вот каким образом была устроена батарея, эффект которой основывался на
взаимодействии кислоты и поташа.
Инженер изготовил несколько стеклянных банок и наполнил их азотной кислотой. Потом он
заткнул каждую банку пробкой, пропустив через нее стеклянную трубку, нижний конец
которой был заткнут глиняной втулкой, обмотанной куском тряпки. Через верхний конец
этой трубки он влил раствор поташа, добытый ранее путем сжигания различных растений, и,
таким образом, кислота и поташ могли действовать друг на друга через глину. Затем Сайрес
Смит взял две цинковые пластинки и погрузил одну в азотную кислоту, а другую – в раствор
поташа. Немедленно возник электрический ток, который пошел от пластинки, погруженной
в банку, к пластинке, вставленной в трубку. Когда эти пластинки были соединены
металлической проволокой, пластинка в трубке превратилась в положительный, а пластинка
в банке – в отрицательный полюс прибора. Получилось столько источников тока, сколько
было банок. Соединение их оказалось вполне достаточным, чтобы привести в действие
электрический телеграф.
Элементы с двумя жидкостями. Так как выделение водорода на одном из твердых тел
гальванических элементов есть причина, уменьшающая силу тока (собственно
электровозбудительную) и сообщающая ему непостоянство, то помещение пластинки, на
Нейтроны урана №9f154
которой водород выделяется, в жидкости, способной отдать кислород на соединение его с
водородом, должно сделать ток постоянным. Беккерель первый устроил (1829) медноцинковый элемент с двумя жидкостями для названной цели, когда еще не были известны
элементы Грене и Лаланда. Позднее Даниэль (1836) устроил подобный же элемент, но более
удобный в употреблении. Для разделения жидкостей нужны два сосуда: один стеклянный
или глазурованный глиняный, содержит в себе цилиндрический, глиняный,
слабообожженный, а потому пористый, сосуд, в который наливается одна из жидкостей и
помещается один из металлов; в кольцеобразном промежутке между двумя сосудами налита
другая жидкость, в которую погружена пластинка другого металла. В элементе Даниэля цинк
погружен в слабую серную кислоту, а медь в водный раствор медного (синего) купороса. 3
элемента Даниэля, соединяются в батарею;
цилиндры, гнутые из цинка, помещены во внешние стеклянные стаканы, медные пластинки
тоже в форме цилиндра или согнутые наподобие буквы S — помещены во внутренние
глиняные цилиндры. Можно расположить и обратно, т. е. медь во внешних сосудах. Ток идет
от меди к цинку по внешним проводникам и от цинка к меди через жидкость в самом
элементе или батарее, причем разлагаются одновременно обе жидкости: в сосуде с серной
кислотой образуется цинковый купорос, а водород идет к медной пластинке, в то же время
медный купорос (CuSO 4) разлагается на медь (Cu), осаждающуюся на медную пластинку, и
отдельно не существующее соединение (SO 4), которое химическим процессом образует с
водородом воду прежде, чем он успеет выделиться в виде пузырьков на меди. Пористая
глина, легко смачиваемая обеими жидкостями, дает возможность передаваться химическим
процессам от частицы к частицам через обе жидкости от одного металла к другому. После
действия тока, продолжительность которого зависит от его силы (а эта последняя отчасти от
внешних сопротивлений), а также от количества жидкостей, содержащихся в сосудах, весь
медный купорос издерживается, на что указывает обесцвечивание его раствора; тогда
начинается отделение пузырьков водорода на меди, а вместе с тем поляризация этого
металла. Этот элемент называется постоянным, что однако надо понимать относительно: вопервых и при насыщенном купоросе есть слабая поляризация, но главное — внутреннее
сопротивление элемента сначала уменьшается, а потом растет. По этой второй и главной
причине замечается в начале действия элемента постепенное усиление тока, тем
значительнейшее, чем менее ослаблена сила тока внешними или внутренними
сопротивлениями. Через полчаса, час и более (продолжительность растет с количеством
жидкости при цинке) ток начинает ослабевать медленнее, чем возрастал, и еще через
несколько часов доходит до первоначальной силы, постепенно ослабевая далее. Если в
сосуде с раствором медного купороса помещен запас этой соли в нерастворенном виде, то
это продолжает существование тока, равно как и замена образовавшегося раствора
цинкового купороса свежей разбавленной серной кислотой. Однако при замкнутом элементе
уровень жидкости при цинке мало-помалу понижается, а при меди повышается —
обстоятельство само по себе ослабляющее ток (от увеличения сопротивления по этой
причине) и притом указывающее на переход жидкости из одного сосуда в другой В сосуд с
цинком просачивается медный купорос, из которого цинк чисто химическим путем выделяет
медь, заставляя ее осаждаться частью на цинк, частью на стенки глиняного сосуда. По этим
причинам происходит большая бесполезная для тока трата цинка и медного купороса.
Однако все же элемент Даниэля принадлежит к числу самых постоянных. Глиняный стакан,
хотя и смачиваемый жидкостью, представляет большое сопротивление току; употребляя
пергамент вместо глины, можно значительно усилить ток путем уменьшения сопротивления
(элемент Карре); пергамент может быть заменен животным пузырем. Вместо разбавленной
серной кислоты можно при цинке употреблять раствор поваренной или морской соли;
возбудительная сила остается почти та же. Химические действия не исследованы.