Задача
Масса конструкции китайского фонарика m = 50 г. Объем фонарика равен V = 0.25 м³ . Атмосферное давление p = 10⁵ Па и температура воздуха t₁ = 20 °С. Воздух внутри фонаря нагревается до температуры t = 100 °С. Определить величину подъемной силы F для китайского фонарика. Молярная масса воздуха μ = 0,018 кг/моль, универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/моль·К, ускорение свободного падения принять g = 10 м/с².
Введем индивидуальную газовую постоянную сухого воздуха, равную отношению R к молекулярной массе воздуха:
Плотность не нагретого атмосферного воздуха внутри фонарика и, соответственно, окружающей среды можно посчитать, используя уравнение состояния идеального газа Менделеева - Клапейрона:
Плотность нагретого воздуха внутри фонарика можно посчитать аналогично:
Масса нагретого воздуха внутри шарика:
Сила тяжести фонарика и нагретого в нем воздуха:
Сила Архимеда, действующая на фонарик равна:
Подъемная сила, действующая на шарик, равна:
Спасибо за внимание! Ставьте лайки, подписывайтесь и комментируйте :)
