Контрольные задания > 4. С какой силой взаимодействовали бы две капли воды на расстоянии 1 км, если бы удалось передать одной из капель 1% всех электронов, содержащихся в другой капле массой 0,03 г.
Вопрос:
4. С какой силой взаимодействовали бы две капли воды на расстоянии 1 км, если бы удалось передать одной из капель 1% всех электронов, содержащихся в другой капле массой 0,03 г.
Ответ:
Для решения этой задачи нам нужно знать число электронов в капле воды и заряд каждого электрона.
Масса одной капли: (m = 0.03 г).
Молярная масса воды (H_2O): (18 г/моль).
Количество вещества в молях: (n = m/M = 0.03 г / 18 г/моль ≈ 0.00167 моль).
Количество молекул воды в капле: (N = n * N_A), где (N_A ≈ 6.022 * 10^{23}) (число Авогадро), (N ≈ 0.00167 моль * 6.022 * 10^{23} ≈ 1.005 * 10^{21} молекул).
Каждая молекула воды содержит 10 электронов (2 от водорода и 8 от кислорода).
Общее количество электронов в капле: (N_e = N * 10 = 1.005 * 10^{21} * 10 = 1.005 * 10^{22} электронов).
1% от всех электронов: (1% * N_e = 0.01 * 1.005 * 10^{22} = 1.005 * 10^{20}) электронов переданы с одной капли на другую.
Заряд, перенесенный на одну каплю, равен: (q = n_e * e), где (n_e) - количество перенесенных электронов, а (e = 1.6 * 10^{-19} Кл) - заряд одного электрона.
(q = 1.005 * 10^{20} * 1.6 * 10^{-19} ≈ 16.08 Кл)
Теперь можно рассчитать силу взаимодействия с помощью закона Кулона:
(F = k * (|q_1| * |q_2|) / r^2), где (k = 9 * 10^9 Н*м^2/Кл^2) , (r = 1 км = 1000 м).
В нашем случае заряды на каплях равны, поэтому ( |q_1| = |q_2| = q):
(F = (9 * 10^9 * (16.08)^2 )/ (1000)^2 = (9 * 10^9 * 258.56)/10^6 = (2327.04*10^9)/10^6 = 2327.04*10^3 = 2327040 Н ≈ 2.3 * 10^6 Н )
Ответ: Сила взаимодействия между каплями примерно равна (2.3 * 10^6 Н).