Добрый вечер. Прошу помощи с выполнением задачи по химии.
Задача звучит так: длинна подводной лодки 120 метров, диаметр ширины 20 метров. В подводной лодке сидят 30 мужиков. Объём лёгких каждого мужика 500 миллилитров. Полезный объём 450 миллитров. Концентрация кислорода и азота в подводной лодке 21% и 79%. Вдоха-выдох каждого мужика происходит через каждые 4 секунды. Также известно, что каждый мужик поглощает 16% от воздуха и выдыхает 5% углекислого газа. Через какое время мужики начнут задыхаться, если известно, что на один куб воздуха в лодке приходится 9 граммов кислорода.
Правильно же я понимаю, что подводную лодку нужно представить как цилиндр? V=πR2h. За высоту я взял длину подводной лодки, а радиус нашëл, разделив 20 метров на два, так как D = 2R.
Да, вы правильно поняли, что подводную лодку можно представить как цилиндр и использовать формулу V = πR²h для расчета её объёма.
1. Расчет объёма подводной лодки:
* Радиус (R) = Диаметр / 2 = 20 м / 2 = 10 м
* Высота (h) = Длина = 120 м
* Объём (V) = π * (10 м)² * 120 м ≈ 37699 м³
2. Расчет общего объёма легких:
* Объём легких одного человека = 500 мл = 0.0005 м³
* Общий объём легких всех людей = 30 * 0.0005 м³ = 0.015 м³
3. Расчет полезного объёма легких:
* Полезный объём легких одного человека = 450 мл = 0.00045 м³
* Общий полезный объём легких всех людей = 30 * 0.00045 м³ = 0.0135 м³
4. Расчет объёма воздуха, потребляемого одним человеком в единицу времени:
* Время одного дыхательного цикла = 4 секунды
* Объём воздуха, потребляемого за один вдох = 0.00045 м³
* Объём воздуха, потребляемого в секунду = 0.00045 м³ / 4 с = 0.0001125 м³/с
5. Расчет объёма кислорода, потребляемого одним человеком в единицу времени:
* Концентрация кислорода во вдыхаемом воздухе = 21
* Доля поглощаемого кислорода = 16
* Объём кислорода, потребляемого в секунду = 0.0001125 м³/с * 0.21 * 0.16 = 0.00000378 м³/с
6. Расчет общего объёма кислорода, потребляемого всеми людьми в единицу времени:
* Общий объём кислорода, потребляемого в секунду = 30 * 0.00000378 м³/с = 0.0001134 м³/с
7. Расчет массы кислорода в подводной лодке:
* Плотность кислорода = 9 г/м³ = 0.009 кг/м³
* Общая масса кислорода в лодке = 37699 м³ * 0.009 кг/м³ = 339.291 кг
8. Расчет времени, через которое будет израсходован весь кислород:
* Общая масса кислорода, потребляемого в секунду = 0.0001134 м³/с * 0.009 кг/м³ = 0.0000010206 кг/с
* Время до израсходования кислорода = 339.291 кг / 0.0000010206 кг/с ≈ 332442263 секунды ≈ 10.55 лет
9. Расчет концентрации углекислого газа:
* Объём углекислого газа, выдыхаемого одним человеком за один вдох = 0.00045 м³ * 0.05 = 0.0000225 м³
* Объём углекислого газа, выдыхаемого одним человеком в секунду = 0.0000225 м³ / 4 с = 0.000005625 м³/с
* Общий объём углекислого газа, выдыхаемого всеми людьми в секунду = 30 * 0.000005625 м³/с = 0.00016875 м³/с
10. Определение момента, когда станет нечем дышать:
Определить точное время, когда станет "нечем дышать", сложно, так как это зависит от индивидуальной переносимости уровня кислорода и углекислого газа. Однако можно оценить, когда концентрация кислорода упадет до критического уровня или концентрация углекислого газа достигнет опасного уровня.
* Критический уровень кислорода: обычно считается, что концентрация кислорода ниже 16
* Опасный уровень углекислого газа: концентрация углекислого газа выше 5
В итоге, основываясь на расчетах, можно сделать следующие выводы:
1. Кислорода в подводной лодке хватит на очень длительный срок.
2. Вероятнее всего, проблема возникнет из-за повышения концентрации углекислого газа до опасного уровня гораздо раньше, чем из-за нехватки кислорода.
Для более точного ответа необходимо знать:
* Критическую концентрацию кислорода, при которой люди начнут задыхаться.
* Предельно допустимую концентрацию углекислого газа.
* Наличие и эффективность систем вентиляции и очистки воздуха в подводной лодке.
Без этой информации можно только сказать, что люди начнут испытывать дискомфорт и проблемы с дыханием задолго до того, как весь кислород будет израсходован.
Не поверишь - химией тут и не пахнет. Это элементарная математика.
Правильно. Но с оговоркой - объём механизмов, двигателя, аккумуляторов и прочего оборудовании самих мужиков не учитываем.
Зачем было радиус искать? Диаметр возводишь в квадрат, умножаешь на pi и на длину и делишь эту хрень на 4
Какой человек, среднестатистический? Предоставьте статистику по человеку в виде нормального распределения, покажите все параметры. Проведите качественный и количественный химические анализы воздуха в выдохе и вдохе, включите туда все катионы и анионы,, используйте спектрометр. Составьте систему дифференциальных уравнений по скорости изменения воздуха и параметрам, потом решите в матрице с помощью компьютера, пользуясь методами вычислительной математики и GPU. Задачу можно распараллелить в соответствии с законом Амдала, разрешаю. Приступайте, даю вам срок до завтра.