Облачное привидение «Орешек», принадлежащее Hu Tao, имея плотность ρ₁ = 0,18 кг/м³ , меньше плотности воздуха ρ₂ = 1,2 кг/м³ , и объем V = 10³ см³, может легко летать и направленно проникать сквозь препятствия и за время Δ t = 2 с сквозь Hu Tao, имеющую талию диаметром x = 20 см, а площадь поверхности проникновения облака
Δ S = 0,1 м². Определить массу облака, подъемную силу и коэффициент диффузии облака при прохождении через Hu Tao.
Масса облачного приведения равна:
Подъемная сила, действующая на облачное привидение и облегчающая ему свободное плавание в воздухе:
Будем считать, что облачное привидение проходит сквозь препятствия в результате диффузии, из-за наличия градиента плотности молекул облачного газа по обе стороны препятствия, поэтому воспользуемся уравнением переноса вещества при диффузии, т.е. законом Фика:
где D – коэффициент диффузии; dM – масса, переносимая при диффузии за время dt через площадку dS нормальную к направлению, вдоль которого осуществляется перенос.
Знак (-) показывает, что перенос физической величины производится в направлении противоположном градиенту плотности газа.
Поскольку облачное привидение в нашем случае осуществляет, весьма условно, направленную диффузию и не скапливается у препятствия после его прохождения, а летит дальше, то градиент плотности молекул облачного газа по обе стороны препятствия не меняется в процессе диффузии облака и в соответствии с законом Фика имеем:
Отсюда коэффициент диффузии облачного привидения при прохождении через Hu Tao:
Спасибо за внимание! Ставьте лайки, подписывайтесь и комментируйте :)