Воздушный шар оболочка которого имеет массу 145

Задача 579 Воз­душ­ный шар, обо­лоч­ка ко­то­ро­го.

Воз­душ­ный шар, обо­лоч­ка ко­то­ро­го имеет массу 145кг и объем 230м^3, на­пол­ня­ет­ся го­ря­чим воз­ду­хом при нор­маль­ном ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии и тем­пе­ра­ту­ре окру­жа­ю­ще­го воз­ду­ха 0 C.

Какую ми­ни­маль­ную тем­пе­ра­ту­ру t дол­жен иметь воз­дух внут­ри обо­лоч­ки, чтобы шар начал под­ни­мать­ся? Обо­лоч­ка шара не­рас­тя­жи­ма и имеет в ниж­ней части не­боль­шое от­вер­стие.

Воздушный шар оболочка которого имеет массу 145

С1-1. Герметично закрытый сосуд с жесткими стенками разделен на две равные части пористой перегородкой. Сквозь перегородку могут проходить молекулы водорода, а молекулы азота проходить не могут. В начале опыта в левой части сосуда находился водород, а в правой — азот (см. рисунок); температура и давление этих газов были одинаковы. Опираясь на свои знания по молекулярной физике, объясните, как с течением времени будет изменяться давление в левой и правой частях сосуда. Считайте, что газы идеальные, температура не меняется.

С1-3. На диаграмме (см. рисунок) показан процесс изменения состояния фиксированного количества вещества идеального одноатомного газа. Опираясь на свои знания по молекулярной физике, объясните, как меняется объем газа по мере его перехода из состояния 1 в состояние 2.

С1-4. На диаграмме (см. рисунок) показан процесс изменения состояния некоторого фиксированного количества идеального одноатомного газа. Опираясь на свои знания по молекулярной физике, объясните, как меняется температура газа по мере его перехода из состояния 1 в состояние 2.

С3-7. Сферическую оболочку воздушного шара делают из материала, квадратный метр которого имеет массу 1 кг. Шар наполняют гелием при атмосферном давлении 10 5 Па. Определите минимальную массу оболочки, при которой шар начнёт поднимать сам себя. Температура гелия и окружающего воздуха одинакова и равна 0 °С. (Площадь сферы S = 4πr 2 , объём шара V=4/3πr 3 .)

С3-8. Сферическую оболочку воздушного шара делают из материала, квадратный метр которого имеет массу 2 кг. Шар наполняют гелием при атмосферном давлении 10 5 Па. Определите минимальную массу оболочки, при которой шар начнет поднимать сам себя. Температура гелия и окружающего воздуха одинакова и равна 0 °С. (Площадь сферы S = 4π r 2 , объем шара V = 4/3π r 3 .)

С3-9. Сферическую оболочку воздушного шара наполняют гелием при атмосферном давлении 10 5 Па. Минимальная масса оболочки, при которой шар начинает поднимать сам себя, равна m = 500 кг. Температура гелия и окружающего воздуха одинакова и равна 0°С. Чему равна масса одного квадратного метра материала оболочки шара? (Площадь сферы S = 4π r 2 , объем шара V = 4/3π r 3 .)

С3-10. Воздушный шар объемом 2500 м 3 и массой оболочки 400 кг имеет внизу отверстие, через которое воздух в шаре нагревается горелкой. До какой минимальной температуры нужно нагреть воздух в шаре, чтобы он взлетел вместе с грузом (корзиной и воздухоплавателем) массой 200 кг? Температура окружающего воздуха 7 °С, его плотность — 1,2 кг/м 3 . Оболочку шара считать нерастяжимой.

С3-11. Воздушный шар, оболочка которого имеет массу М = 145 кг и объем V = 230 м 3 , наполняется горячим воздухом при нормальном атмосферном давлении и температуре окружающего воздуха t₀ = 0°С. Какую минимальную температуру t должен иметь воздух внутри оболочки, чтобы шар начал подниматься? Оболочка шара нерастяжима и имеет в нижней части небольшое отверстие.

С3-12. Воздушный шар имеет газонепроницаемую оболочку массой 400 кг и наполнен гелием. Какова масса гелия в шаре, если на высоте, где температура воздуха 17 °С, а давление 10 5 Па, шар может удерживать в воздухе груз массой 225 кг? Считать, что оболочка шара не оказывает сопротивления изменению объема шара.

С3-15. Воздушный шар имеет газонепроницаемую оболочку массой 400 кг и содержит 100 кг гелия. Какой груз он может удерживать в воздухе на высоте, где температура воздуха 17 °С, а давление 10 5 Па? Считать, что оболочка шара не оказывает сопротивления изменению объема шара.

С3-16. В горизонтальной трубке постоянного сечения, запаянной с одного конца, помещен столбик ртути длиной 15 см, который отделяет воздух в трубке от атмосферного воздуха. Трубку расположили вертикально запаянным концом вниз и нагрели на 60 К. При этом объем, занимаемый воздухом, не изменился. Давление атмосферного воздуха в лаборатории — 750 мм рт. ст. Какова температура воздуха в лаборатории?

С3-17. В цилиндр объемом 0,5 м 3 насосом закачивается воздух со скоростью 0,002 кг/с. В верхнем торце цилиндра есть отверстие, закрытое предохранительным клапаном. Клапан удерживается в закрытом состоянии стержнем, который может свободно поворачиваться вокруг оси в точке А (см. рисунок). К свободному концу стержня длиной 0,5 м подвешен груз массой 2 кг. Клапан открывается через 580 с работы насоса, если в начальный момент времени давление воздуха в цилиндре было равно атмосферному. Площадь закрытого клапаном отверстия 5 · 10 -4 м 2 . Температура воздуха в цилиндре и снаружи не меняется и равна 300 К. Определите расстояние АВ, если стержень можно считать невесомым.

С3-18. В цилиндр объёмом 0,5 м 3 насосом закачивается воздух со скоростью 0,002 кг/с. В верхнем торце цилиндра есть отверстие, закрытое предохранительным клапаном. Клапан удерживается в закрытом состоянии стержнем, который может свободно поворачиваться вокруг оси в точке А (см. рисунок). К свободному концу стержня подвешен груз массой 2 кг. Клапан открывается через 580 с работы насоса, если в начальный момент времени давление воздуха в цилиндре было равно атмосферному. Площадь закрытого клапаном отверстия 5 · 10 -4 м 2 , расстояние АВ равно 0,1 м. Температура воздуха в цилиндре и снаружи не меняется и равна 300 К. Определите длину стержня, если его считать невесомым.

—>Сайт учителя физики Агаповой Инги Сергеевны —>

Всего: 1615
Новых за месяц: 0
Новых за неделю: 0
Новых вчера: 0
Новых сегодня: 0

Из них

Парней: 698
Девушек: 917

Видео- Решение задач-теория

Решение
Условие подъёма шара: F_{Архимеда} ≥ Mg + mg, где M – масса оболочки, m – масса воздуха внутри оболочки, отсюда ρ₀gV ≥ Mg + ρgV ρ₀V ≥ M + ρV, где ρ₀ – плотность окружающего воздуха, ρ – плотность воздуха внутри оболочки, V – объём шара. Для воздуха внутри шара: где p – атмосферное давление, T – температура воздуха внутри шара. Соответственно плотность воздуха снаружи где T₀ – температура окружающего воздуха.

Критерии оценки выполнения задания на 3 балла

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:

– верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении – выражение для силы Архимеда, связь массы и плотности, уравнение Клапейрона–Менделеева);

– проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).

Воздушный шар, оболочка которого имеет массу М = 120 кг, наполняется горячим воздухом при температуре Т=600 К. Температура окружающего воздуха t=20 градусов Цельсия. Какой объём должен иметь шар, чтобы он начал подниматься? Оболочка шара нерастяжима. Давление воздуха внутри шара и атмосферное давление одинаковы 10^5 Па (М воздуха=29 ^ -3 кг/моль)

Дано: m(об) = 120 кг T0 = 600 K T = 293 K P = P0 = 10^5 Па M = 29*10^-3 кг/моль V — ?

Во-первых, нужно понимать физический процесс подъема этого шара: почему это происходит и за счет какой силы он поднимается?

Происходит это за счет нагревания воздуха в шаре, вследствие чего появляется Архимедова сила и шар поднимается.

Запишем уравнение взлета:

Fa = m(об)g + m(газ)g,

p(воздух) g V(шар) = g (m(об) + m(г)), откуда выводим интересующую нас величину V:

Так-с, с этим разобрались. Теперь нужно найти массу воздуха, который заполняет шар и плотность воздуха снаружи (. не внутри).

Это мы будем делать посредством закона Менделеева-Клапейрона. Имеем в общем виде: