43

Сферическая оболочка воздушного шара сделана из материала, квадратный метр…

21 октября 2023

Сферическая оболочка воздушного шара сделана из материала, квадратный метр которого имеет массу 1 кг. Шар наполнен гелием при атмосферном давлении 10^5Па. Определите массу гелия, при котором шар поднимает сам себя. Температура гелия и окружающего воздуха одинакова и равна 0 С. (Площадь сферы S=4 пr^2, объем шара V=4/3 пr^3)

категория: физика



58

При увеличении радиуса шара выталкивающая сила растет пропорционально кубу радиуса, а вес оболочки − пропорционально квадрату радиуса. Следовательно, выталкивающая сила растет быстрее и, начиная с какого-то значения радиуса, станет больше, чем вес оболочки. Тогда шар начнет подниматься. Обозначим этот радиус оболочки через r. При этом ρвg (4/3) πr3=bg4πr2+ρHeg (4/3) πr3, откуда r=3b/ (ρв − ρHe). Плотности воздуха ρв и гелия ρHeпри данных условиях найдем с помощью закона Менделеева − Клапейрона pV=(m/M) RT, и ρв=m/V=pMв/ (RT) , ρHe=pMHe/ (RT). Разность плотностей ρв − ρHe=(p/ (RT) × (Mв − MHe). Окончательно получаем r=3bRT/ (p (Mв − MHe). После вычислений получим r=3 × 1 × 8,31 × 273 × 103/ (105 × (29 − 4)=2,7 (м).

Знаете ответ?


Есть интересный вопрос? Задайте его нашему сообществу, у нас наверняка найдется ответ!
Делитесь опытом и знаниями, зарабатывайте награды и репутацию, заводите новых интересных друзей!
Задавайте интересные вопросы, давайте качественные ответы и зарабатывайте деньги. Подробнее...