Игрушку какой максимальной массы может поднять воздушный шарик, наполненный гелием, если масса оболочки шарика равна 1,6 г, а объем шарика составляет 0,05 м^3? Выполните пояснительный рисунок, на котором изобразите силы, действующие на шарик в воздухе. Объемом игрушки можно пренебречь. Плотность гелия 0,18 кг/м3. g=10 Н/кг
Подъемная сила шарика равна разности выталкивающей силы, действующей на шарик в воздухе (направлена вверх), и веса оболочки шарика или силы тяжести (направлена вниз). Обе силы приложены к центру масс шарика.
ответ:14,07 кДж
Объяснение:Q = Q1 + Q2.
Q1 (конденсация спирта) = L * m,
где L — удельная теплота парообразования спирта (L = 0,9 * 106 Дж/кг),
m = 2 г или 0,002 кг.
Q2 (охлаждение спирта) = С * m * (t2 - t1),
где С — удельная теплоемкость спирта (С = 2500 Дж/(К*кг)),
t2 — температура кипения спирта (t2 = 78 °С),
t1 — температура, до которой охлаждаем спирт (t1 = 18 ºС).
Расчет:
Q = L * m + С * m * (t2 - t1) = 0,9 * 106 * 0,002 + 2500 * 0,002 * (78 - 18) = 2100 Дж или 2,1 кДж.
2100*6,7=14070=14,07 кДж
Игрушку какой максимальной массы может поднять воздушный шарик, наполненный гелием, если масса оболочки шарика равна 1,6 г, а объем шарика составляет 0,05 м^3? Выполните пояснительный рисунок, на котором изобразите силы, действующие на шарик в воздухе. Объемом игрушки можно пренебречь. Плотность гелия 0,18 кг/м3. g=10 Н/кг
Подъемная сила шарика равна разности выталкивающей силы, действующей на шарик в воздухе (направлена вверх), и веса оболочки шарика или силы тяжести (направлена вниз). Обе силы приложены к центру масс шарика.
F = Fₐ - P = gV(ρ - ρ₀) - mg
где g = 10 H/кг - ускорение свободного падения
V = 0,05 м³ - объем шарика
ρ = 1,29 кг/м³ - плотность воздуха
ρ₀ = 0,18 кг/м³ - плотность гелия
m = 1,6 г = 0,0016 кг - масса оболочки шарика
Тогда:
F = 10 · 0,05 · (1,29 - 0,18) - 0,0016 · 10 = 0,555 - 0,016 = 0,539 (H)
Максимальная масса игрушки, при которой шарик не будет падать:
m = F/g ≈ 0,054 (кг) = 54 (г)
Для того, чтобы шарик поднимался вверх, масса игрушки должна быть меньше полученного значения.