Физика. Молекулярно-кинетическая теория. Строение вещества. Уравнение состояния. Термодинамика. Фазовые переходы. Поверхностное натяжение.

Физика. Молекулярно-кинетическая теория. Строение вещества. Уравнение состояния. Термодинамика. Фазовые переходы. Поверхностное натяжение.

Пример – воздушный шар

Во сколько раз изменится подъемная сила воздушного шара, если наполняющий его гелий заменить водородом? Весом оболочки шара пренебречь.

Решение.

Пусть атмосферное давление P, температура T, объем воздушного шара V . Масса воздуха, содержащаяся при этих условиях в объеме V , определится из уравнения состояния

где μ₀ – молекулярная масса воздуха. Обозначим через μ₁ молекулярную массу водорода, а через μ₂ – молекулярную массу гелия. Тогда массы водорода m₁ и гелия m₂, содержащихся в объеме V , выразятся соотношениями

Соответствующие подъемные силы определятся разницей веса воздуха и газа в объеме V :

Подставив в последние уравнения выражения масс, получим для отношения подъемных сил

Подставляя численные значения μ₀ = 29 г/моль, μ₁ = 2 г/моль, μ₂ = 4 г/моль, получим