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.
1. Подъемная сила шара равна разности между весом вытесняемого им воздуха и его собственным весом.
2. Подъемная сила пропорциональна объему вытесняемого воздуха.
Шаг 1: Найдем вес вытесняемого воздуха в нормальных условиях
Воздух состоит преимущественно из азота и кислорода. Поэтому мы можем считать его плотностью 1,29 кг/м³ (значение приблизительное).
Объем гелия равен 800 м³. Следовательно, объем вытесняемого воздуха также составит 800 м³.
Масса вытесняемого воздуха равна его плотности умноженной на объем:
М = плотность × объем = 1,29 кг/м³ × 800 м³ = 1032 кг.
Шаг 2: Найдем вес шара при нормальных условиях
Для этого нам потребуется знать плотность гелия:
плотность гелия при нормальных условиях составляет около 0,1785 кг/м³.
Масса гелия равна его плотности умноженной на объем:
М = плотность × объем = 0,1785 кг/м³ × 800 м³ = 142,8 кг.
Шаг 3: Найдем разность весов вытесняемого воздуха и шара
ΔМ = Мвоздуха - Мшара = 1032 кг - 142,8 кг = 889,2 кг.
Шаг 4: Найдем разность подъемных сил
Подъемная сила пропорциональна массе вытесняемого воздуха, следовательно, разность подъемных сил равна разности массы вытесняемого воздуха до и после нагрева:
ΔF = ΔМ × g = 889,2 кг × 9,8 м/с² = 8704,16 Н (округляем до 8700 Н).
Ответ: Подъемная сила шара возрастет на 8700 Н.