Розв’язання

На жаль, із новорічною вечерею при свічках в екіпажу орбітальної станції нічого не вийде. Для горіння свічки потрібен кисень, тому в повітрі, яке безпосередньо оточує полум'я свічки, його вміст швидко зменшиться. Але це ж полум'я нагріває повітря. Нагріте повітря розширюється, стає легшим і піднімається вгору. На його місце надходе хо­лодніше повітря, збагачене киснем, що в цьому разі є най­важливішим. І свічка продовжує горіти. Явище піднімання нагрітого повітря вгору зветься конвекцією. Вона виникає тоді, коли виштовхувальна сила Архімеда стає більшою від ваги нагрітого повітря. А на орбітальній станції в умовах не­вагомості конвекція не виникатиме, і свічка швидко згасне. Узагалі, відсутність конвекції в газі або рідині в нева­гомості — це суттєва особливість умов на борту космічного апарата.

8. Молярна маса речовини Сонця дорівнює приблизно 0,6. Чо­му вона менша від 1 ? Зробить оцінку повної кількості части­нок, що утворюють Сонце.

Розв’язання

Молярна маса — це маса атома чи молекули в атомних оди­ницях маси, практично в частках маси протона. Тому зда­ється, що вона не може бути меншою від 1, бо такою во­на є в найлегшого атома — атома Гідрогену. Але речовина Сонця нагріта до дуже високих температур — від 6000 К біля поверхні до 15 млн К у центрі. Тому вона вся (за ви­нятком дуже тонкого поверхневого шару) повністю йонізована. Більшу частину речовини Сонця становить Гідро­ген (приблизно 70 % за масою). Під час йонізації Гідрогену одержуємо дві частинки — протон та електрон. Маса елек­трона дуже мала (у 2 тис. разів менша від маси протона). Тому молярна маса суміші протонів та електронів практич­но дорівнює 0,5. Решту, майже ЗО % маси Сонця, становить Гелій, частка більш важких елементів не перевищує 2 %. Молярна маса Гелію дорівнює 4, але за повної його йоніза­ції утворюється два електрони, тобто всього три частинки, тому молярна маса повністю йонізованого Гелію дорівнює 4/3. Як тепер знайти молярну масу суміші йонізованих Гід­рогену та Гелію? Слід скористатися рівнянням стану іде­ального газу:

де р — тиск, R — універсальна газова стала, р — густина, а Т — температура. Однак такому ж рівнянню стану під­коряється не тільки суміш газів, але й кожний газ окремо, тобто маємо:

Але повний тиск створюється сумою тисків окремих га­зів, а їхні густини дорівнюють 0,7 і 0,3 від повної густини суміші. Складаючи праві частини останніх двох рівнянь із • відповідними масами й дорівнюючи отриману суму правій частині попереднього рівняння, одержимо, що

Підставляючи значення молярних мас йонізованих Гід­рогену та Гелію, одержимо, нарешті; значення молярної ма­си речовини Сонця, яке дорівнює приблизно 0,6.

Щоб знайти тепер повну кількість частинок, які утворю­ють Сонце, треба лише поділити його масу на добуток

де — маса протона.

Тепер, за бажанням, можна оцінити повне число нукло­нів у Всесвіті, згадавши, що в Галактиці приблизно 400 млрд. зір, а в Метагалактиці — близько 1 млрд. галактик. Матиме­мо таку оцінку за порядком величини: Nn = 10⁸⁰.

8. Поверхня Місяця відбиває всього 7% сонячного світла, яке падає на неї. Чому ж яскравість місячної поверхні не в 14 разів, а в сотні тисяч менша, ніж, яскравість сонячного диска?