Một quả bóng thám không có dung tích không đổi 1 200 lít. Vỏ bóng có khối lượng 1 kg. Bóng được bơm khí hydrogen ở áp suất bằng áp suất khí quyển tại mặt đất (1,013.105 Pa) và nhiệt độ 27 °C.
a) Tính lực làm quả bóng rời khỏi mặt đất.
b) Bóng lên tới độ cao h thì dừng lại, tại đó nhiệt độ của khí quyển là 7 °C. Tính áp suất của khí quyển tại độ cao này.
Quảng cáo
3 câu trả lời 25
hể tích quả bóng: V=1200 lıˊt=1,2 m3V = 1200\ \text{lít} = 1,2\ \text{m}^3V=1200 lıˊt=1,2 m3
Khối lượng vỏ bóng: mv=1 kgm_v = 1\ \text{kg}mv=1 kg
Áp suất ban đầu: P1=1,013×105 PaP_1 = 1{,}013\times10^5\ \text{Pa}P1=1,013×105 Pa
Nhiệt độ ban đầu: T1=27∘C=300 KT_1 = 27^\circ\text{C} = 300\ \text{K}T1=27∘C=300 K
Nhiệt độ ở độ cao hhh: T2=7∘C=280 KT_2 = 7^\circ\text{C} = 280\ \text{K}T2=7∘C=280 K
Lấy:
Khối lượng riêng của không khí: ρkk≈1,29 kg/m3\rho_{kk} \approx 1{,}29\ \text{kg/m}^3ρkk≈1,29 kg/m3
Khối lượng riêng của khí hiđrô: ρH2≈0,09 kg/m3\rho_{H_2} \approx 0{,}09\ \text{kg/m}^3ρH2≈0,09 kg/m3
g≈10 m/s2g \approx 10\ \text{m/s}^2g≈10 m/s2
hể tích quả bóng: V=1200 lıˊt=1,2 m3V = 1200\ \text{lít} = 1,2\ \text{m}^3V=1200 lıˊt=1,2 m3
Khối lượng vỏ bóng: mv=1 kgm_v = 1\ \text{kg}mv=1 kg
Áp suất ban đầu: P1=1,013×105 PaP_1 = 1{,}013\times10^5\ \text{Pa}P1=1,013×105 Pa
Nhiệt độ ban đầu: T1=27∘C=300 KT_1 = 27^\circ\text{C} = 300\ \text{K}T1=27∘C=300 K
Nhiệt độ ở độ cao hhh: T2=7∘C=280 KT_2 = 7^\circ\text{C} = 280\ \text{K}T2=7∘C=280 K
Lấy:
Khối lượng riêng của không khí: ρkk≈1,29 kg/m3\rho_{kk} \approx 1{,}29\ \text{kg/m}^3ρkk≈1,29 kg/m3
Khối lượng riêng của khí hiđrô: ρH2≈0,09 kg/m3\rho_{H_2} \approx 0{,}09\ \text{kg/m}^3ρH2≈0,09 kg/m3
g≈10 m/s2g \approx 10\ \text{m/s}^2g≈10 m/s2
a) Fn (lực nâng bóng) = Fa (Lực đẩy Archimede) – PH (Trọng lượng khí H2) – Pv (trọng lượng vỏ).
Từ đó suy ra: Fn = (D0 - DH)gV – mg (1)
Trong đó D0 là khối lượng riêng của không khí, DH là khối lượng riêng của khí hydrogen; m là khối lượng của vỏ bóng và V là thể tích bóng (V có độ lớn không đổi).
Mặt khác từ phương trình trạng thái của khí lí tưởng pV = nRT có thể suy ra:
, trong đó M là khối lượng mol của khí. Do đó:
và
Từ (1) và (2) tính được Fn = 3,10 N.
b) Khi bóng đạt độ cao h và dừng lại thì: Fn = 0 và từ (1) suy ra:
Vì khối lượng khí trong bóng và thể tích bóng không đổi, do đó khối lượng riêng của khí trong bóng cũng không đổi nên ta có:
(3)
Ở độ cao h khối lượng riêng của không khí là:
Từ (3) và 4) tính được độ lớn của p’ ≈ 7,3.104 Pa.
Quảng cáo
Bạn cần hỏi gì?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
153712 -
113883
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
107325 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
72072
