Сферическая оболочка аэростата сделана из материала квадратный метр, которого имеет массу...

0 голосов
199 просмотров

Сферическая оболочка аэростата сделана из материала квадратный метр, которого имеет массу 900г . Шар наполнен водородом при температуре 27 градусов цельсия и давлением 100к Па , равными температуре и давлению окружающего воздуха. При каком минимальном радиусе шар поднимает сам себя(в см).


Физика (311 баллов) | 199 просмотров
Дан 1 ответ
0 голосов
Правильный ответ

Сила Архимеда, действующая на шар должна быть равна силе тяжести, действующей на него же. Пусть единица поверхности шара имеет массу μ, а плотность воздуха равна \rho_0, тогда имеем

(m_{H_2} + M)g = \rho_0 g V\\\\
\rho_{H_2}V+\mu S = \rho_0 V\\\\
\rho_{H_2}\frac{4}{3}\pi R^3 + 4\pi\mu R^2 = \rho_0\frac{4}{3}\pi R^3\\\\
\rho_{H_2}R/3 + \mu = \rho_0R/3\\\\
R = \frac{3\mu}{\rho_0 - \rho_{H_2}}

Плотности газов найдем из уравнения состояния (молярная масса воздуха 29г/м, водорода 2г/м)

\rho_0 = \frac{p_0\mathcal{M_0}}{RT} = 0.029\frac{p_0}{RT}\\\\
\rho_{H_2} = \frac{p_0\mathcal{M_{H_2}}}{RT} = 0.002\frac{p_0}{RT}\\\\
R = \frac{3\mu}{\rho_0 - \rho_{H_2}} = \frac{3\mu RT}{0.027 p_0} = 2.493

Это примерно 250 сантиметров

(57.6k баллов)