Воздушный шар объёмом 800 м³ наполнен гелием ,находящимся при нормальных условиях .На сколько возрастет подъемная сила шара ,если гелий нагр...
Условие:
Воздушный шар объёмом 800 м³ наполнен гелием ,находящимся при нормальных условиях .На сколько возрастет подъемная сила шара ,если гелий нагреть на 20 к?Считайте, что оболочка не растяжима ,нагревание происходит через отверстие в нижней части оболочки шара.
Решение:
Для решения этой задачи мы можем использовать закон Архимеда, который гласит, что подъемная сила, действующая на тело, погруженное в жидкость или газ, равна весу вытесненной этим телом жидкости или газа.
В данном случае, подъемная сила шара равна весу воздуха, вытесненного гелием. При нормальных условиях (температура 20°C, давление 1 атмосфера) плотность воздуха составляет примерно 1.225 кг/м³.
Для определения изменения подъемной силы необходимо вычислить разницу в весе вытесненного воздуха до и после нагревания гелия.
Исходя из закона Гей-Люссака, объем газа пропорционален его абсолютной температуре при постоянном давлении. Поэтому, если мы увеличиваем температуру гелия на 20°C, его объем также увеличится на 20°C.
Изначально, объем гелия составляет 800 м³. После нагревания на 20°C, его объем увеличится на 20/273 ≈ 0.073 м³.
Таким образом, объем вытесненного воздуха увеличится на 0.073 м³.
Масса вытесненного воздуха можно рассчитать, умножив его объем на плотность воздуха:
Масса вытесненного воздуха = объем вытесненного воздуха * плотность воздуха Масса вытесненного воздуха = 0.073 м³ * 1.225 кг/м³ Масса вытесненного воздуха ≈ 0.089 кг
Таким образом, подъемная сила шара увеличится на 0.089 кг, что эквивалентно весу вытесненного воздуха.
Пожалуйста, обратите внимание, что это лишь теоретический расчет, и в реальности могут существовать другие факторы, которые могут влиять на точность этого результата.
