Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Воздушный шар, оболочка которого имеет массу M = 145 кг и объем V = 230

Условие

Рисунок к задаче

Воздушный шар, оболочка которого имеет массу M = 145 кг и объем V = 230 м³, 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.

Ответ

Ответ и полный разбор откроются после входа

Посмотреть ответ

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    На шар действуют: сила Архимеда FA=ρвgV,F_A=\rho_вgV, сила тяжести, действующая на воздух внутри, mg и сила тяжести, действующая на оболочку, Mg По второму закону Ньютона: F⃗A+m\vecg+M\vecg=0\vec{F}_A + m \vecg + M \vecg=0 В проекциях на вертикаль: FA=mg+MgF_A=mg + Mg Условие подъема шара: FАрх.⩾Mg+mg,F_Арх. \geqslant Mg + mg, где M — масса оболочки, m=ρVm=\rho V — масса воздуха внутри оболочки, отсюда: ρ0gV⩾Mg+ρgV,\rho_0gV \geqslant Mg + \rho gV, ρ0V⩾M+ρV,\rho_0V \geqslant M + \rho V, где ρ₀ — плотность окружающего воздуха, ρ — плотность воздуха внутри оболочки, V — объем шара.

    Для воздуха внутри шара находим: pVT=mμR,\frac{pV}{T} = \frac{m}{\mu} R, или mV=p⋅μR⋅T=ρ,\frac{m}{V} = \frac{p \cdot \mu}{R \cdot T} = \rho, где p — атмосферное давление, μ\mu — молярная масса воздуха, T — температура воздуха внутри шара.

Осталось ещё 1 шаг

  1. Соответственно, имеем плотность воздуха…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Молекулярная физика. Термодинамика (расчетная задача высокого»

Воздушный шар, оболочка которого имеет массу M = 145 кг и объем V = 230 — решение с объяснением | Lom Ai