Альпинист , поднявшись на вершину горы измерил атмосферное давление. Оно оказалось в 2 раза меньше, чем у подножия горы. Определить высоту горы, считая температуру воздуха постоянной и равной 20 градусов Цельсия

Пусть давление  на вершине P_2, тогда у подножия P_1=2P_2

Давление внизу больше давления наверху на величину давления слоя воздуха от подножия до вершины высотой h.

Давление этого слоя \Delta P=\rho gh

где \rho,\;g,\;h - соответственно плотность воздуха при 20 градусах, ускорение земного тяготения, высота горы.

h=\frac{\Delta P}{\rho g}

\Delta P=P_1-P_2=P_1-\frac{P_1}{2}=\frac{P_1}{2} 

h=\frac{P_1}{2\rho g}

P_1  - это атмосферное давление при нормальных условиях

P_1=101325\;Па Плотность воздуха при 20 градусах  \rho=1,2\;\text{кг/м}^3 h=\frac{101325}{2*1,2*9,81}\approx 4304$  м


Второй способ. 

В гравитационном поле давление воздуха зависит от высоты и эта зависимость описывается следующим уравнением:
P(h)=P_0e^{-\frac{\mu gh}{RT}}              (1)

 где Po, e, мю, g, h, R, T  - соответственно давление внизу, основание натурального логарифма, молярная масса воздуха (гуглим), ускорение свободного падения, высота, универсальная газовая постоянная, абсолютная температура в Кельвинах.

 Согласно условию:                  $P(h}=\frac{P_0}{2}            (2)

Приравняем правые части уравнений (1) и (2) и будем решать полученное уравнение.  Прологарифмируем обе его части:

\ln{\frac{1}{2}=-\frac{\mu gh}{RT}

\ln{2}=\frac{mu gh}{RT}

h=\frac{RT\ln{2}{\mu g}=\frac{8,31*293*0,69}{29*10^{-3}*10}\approx 5793   м

Комментарии