Шарльер — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 ноября 2017; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 ноября 2017; проверки требует 1 правка.
Воздушные шары и дирижабли:1 — аэростат Монголфье;
2 — аэростат Шарля;
3 — аэростат Бланшара;
4 — аэростат Жиффара;
5 — свободный аэростат Жиффара;
6 — аэростат Дюпюи де Лом;
7 — аэростат Генлейна;
8 — аэростат Ренара и Кребса.[1] Жак Алекса́ндр Сеза́р Шарль 1820.
Шарлье́р (фр. charlière) — аэростат, наполненный водородом, гелием или другими газами легче воздуха. Назван по имени французского учёного и изобретателя Жака Александра Сезара Шарля. Аэростат объёмом 25 м³ совершил свой первый полёт 27 августа 1783 года при стечении 300 тыс. зрителей на Марсовом поле в Париже. Первый полёт «шарльёра» с экипажем (Шарль, Жак Александр Сезар и М. Н. Робер) состоялся 1 декабря 1783 года в Париже. Французский профессор физики Жак Шарль считал, что дымный воздух — это не лучшее решение, ведь горячий воздух, остывая, теряет подъёмную силу, чего нельзя сказать о водороде, так как он изначально легче воздуха. Жак Шарль использовал лёгкую шёлковую ткань, смоченную раствором каучука в скипидаре, в качестве оболочки, способной длительное время держать летучий газ.
ru.wikipedia.org
Баканина Л.П. Задачи о воздушных шарах // Квант
По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «Квант»
В наш век самолетов и ракет, для которых доступны любые высоты над поверхностью Земли, воздушные шары, громоздкие, ненадежные и неуправляемые, уже отошли в прошлое, хотя когда-то именно они дали человеку возможность подняться в воздух. Впрочем, в некоторых случаях воздушные шары очень удобны, они используются и сейчас. Например, с аэростата удобно обучать прыжкам с. парашютом, а метеорологи исследуют давление, температуру и воздушные потоки в атмосфере с помощью шаров-зондов.
Задачи о воздушных шарах даются иногда на вступительных экзаменах. Обычно их можно разделить на два типа:
1) задачи, в которых нужно найти связь между габаритами и наполнением шара и подъемной силой, действующей на шар у поверхности Земли;
2) задачи, в которых нужно определить максимальную высоту подъема шара; при этом задается какая-нибудь модель атмосферы, то есть закон изменения давления и температуры с высотой.
По существу, задачи обоих типов – это задачи на статику. Для их решения нужно уметь применять уравнение состояния газов и найти условие равновесия шара, на который действует сила притяжения Земли и выталкивающая сила со стороны окружающего шар воздуха. Если выталкивающая сила больше силы притяжения (разность этих сил называют подъемной силой), шар поднимается вверх. Но по мере подъема уменьшается плотность окружающего воздуха, а, следовательно, уменьшается и выталкивающая сила, по закону Архимеда равная
где ρ — плотность воздуха, а V — объем шара. На некоторой высоте выталкивающая сила окажется равной силе притяжения – это и будет максимальной высотой подъема шара.
Разберем теперь несколько конкретных задач, которые в разные годы предлагались на вступительных экзаменах в Московский физико-технический институт.
Задача 1. Сферическая оболочка воздушного шара сделана из материала, квадратный метр которого имеет массу b = 1 кг/м2. Шар наполнен гелием при нормальном атмосферном давлении. При каком минимальном радиусе шар поднимает сам себя? Температура гелия и температура окружающего воздуха одинаковы и равны 0 ºС. Молекулярная масса воздуха 29 кг/кмоль, молекулярная масса гелия 4 кг/кмоль.
При увеличении радиуса шара выталкивающая сила растет пропорционально кубу радиуса, а вес оболочки – пропорционально квадрату радиуса. Следовательно, выталкивающая сила растет быстрее и, начиная с какого-то значения радиуса, станет больше, чем вес оболочки. Тогда шар начнет подниматься. Обозначим этот радиус оболочки через r. При этом
откуда
Плотности воздуха ρв и гелия ρНе при данных условиях найдем с помощью закона Менделеева–Клапейрона :
Окончательно получаем
Задача 2. Объем воздушного шара равен
При нагревании воздуха его плотность уменьшается, так как (см. задачу 1). Шар начнет подниматься, если (ρ0 – плотность наружного воздуха). Подставляя выражения для плотности наружного воздуха и воздуха внутри шара ρ, получаем
Отсюда
значит,
Tmin » 2T0 = 546 ºK = 273 ºC.
Задача 3. Для удержания на поверхности Земли метеорологического шара-зонда с массой М = 20 кг необходимо приложить силу F = 1000 Н. Шар поднимается до такой высоты, где его объем увеличивается в два раза. Температура воздуха, измеренная на этой высоте с помощью зонда, оказалась равной t = –43 ºС. Вычислить давление воздуха на этой высоте, если на поверхности Земли давление р0 = 754 мм рт. ст., а температура t0= +17 °С.
Условие равновесия шара у поверхности Земли записывается так:
(1)
где V — объем шара у поверхности Земли, а — плотность воздуха. При этом масса шара М включает в себя массу оболочки, приборов и газа, заключенного внутри оболочки. Из условия известно, что объем шара при подъеме увеличивается. Следовательно, оболочка шара мягкая и герметичная. Объем увеличивается потому, что при мягкой оболочке давление газа внутри должно быть таким же, как давление окружающего воздуха, которое уменьшается с высотой. Если оболочка герметичная, масса шара не изменяется при подъеме и максимальная высота его подъема определяется условием
(2)
где . Решая совместно уравнения (1) и (2), находим
Задача 4. Шар-зонд, наполненный водородом, имеет герметичную оболочку постоянного объема V = 50 м3. Масса шара вместе с водородом М = 5 кг. Определить, на какую максимальную высоту он сможет подняться, если известно, что атмосферное давление уменьшается в два раза через каждые h = 5 км высоты. Температура в стратосфере t = –60 ºС. Молекулярная масса воздуха 29 кг/кмоль. Давление у поверхности Земли р0 = 1 атм.
На максимальной высоте выталкивающая сила равна весу шара- зонда:
Выразив плотность окружающего воздуха через давление и температуру, получим
Таким образом, давление воздуха на этой высоте равно
Посмотрим теперь, во сколько раз давление р меньше давления у поверхности Земли р0: .
Из условия известно, что давление падает в два раза через каждые 5 км подъема, то есть , где Н — высота подъема, a h = 5 км. В нашем случае
Отсюда
H = 4h = 20 км.
Задача 5. Нерастяжимая оболочка шара-зонда объема V = 75 м3 имеет в нижней части небольшое отверстие. Масса оболочки t = 7 кг. Шар наполнен водородом. Определить, на какую максимальную высоту сможет подняться этот шар-зонд, если известно, что атмосферное давление уменьшается в два раза через каждые h = 5 км высоты. Температура воздуха в стратосфере
Эта задача отличается от предыдущей тем, что оболочка шара не герметична, а имеет отверстие. Следовательно, давление внутри шара все время равно давлению в атмосфере, и по мере увеличения высоты подъема шара водород вытекает из отверстия. Будем, считать, что подъем происходит достаточно быстро и можно пренебречь диффузией воздуха внутрь оболочки, тогда условие равновесия шара на максимальной высоте
Плотности водорода и воздуха можно найти из уравнения Менделеева-Клапейрона:
Таким образом, давление на максимальной высоте
Отношение , и, следовательно, высота подъема Н = 20 км (см. решение предыдущей задачи).
Высота подъема в задаче 5 получилась такая же, как для герметичного шара в задаче 4, но не следует забывать, что мы рассматривали разные шары, с разными объемами и массами. А если оба шара совершенно одинаковы и отличаются только тем, что у одного оболочка герметичная, а у другого имеет отверстие, — какой из шаров поднимется выше в этом случае?
Выталкивающая сила будет одинакова для обоих шаров, так как их объемы равны. Если начальные массы шаров были одинаковы, то после подъема шар с отверстием окажется легче, так как часть наполняющего его газа вытечет при подъёме. Следовательно, шар с отверстием сможет подняться на большую высоту.
Обычно человеку, впервые задумавшемуся над этим вопросом, такой результат кажется странным. Часто задают вопрос: «Как вообще в шаре с отверстием возникает подъемная сила? Ведь снизу, там, где отверстие, воздух и газ внутри шара находятся в равновесии».
Давайте рассмотрим верхнюю точку шара. Если в нижней точке шара давление воздуха и газа равно
то, так как h мало — всего несколько метров, , и мы можем считать . Если же нас интересует разность
то здесь оба члена одинаковы по порядку величины, и учитывать их надо оба. Кстати сказать, то, что мы считаем ρв и ρг постоянными, — тоже приближение, на самом деле они уменьшаются с высотой по мере уменьшения давления. Но учет этого обстоятельства дал бы значительно меньшую поправку к выталкивающей силе, этой поправкой можно пренебречь.
Упражнения
1. Определить подъемную силу воздушного шара, в котором находится t г водорода. Оболочка шара герметичная и сделана из легкого неупругого материала, который может свободно растягиваться.
2. На сколько градусов надо нагреть воздух внутри сообщающегося с атмосферой воздушного шара, сферическая оболочка которого имеет диаметр 10 м и весит 10 кг, для того чтобы шар взлетел? Атмосферное давление 735 мм. рт. ст., температура окружающего воздуха +27 °С.
3. Воздушный шар представляет собой баллон постоянного объема, наполненный гелием. Через отверстие в нижней части шар сообщается с атмосферой. Как изменится максимальная высота подъема шара, если гелий нагреть до температуры t1? Температуру атмосферы считать постоянной и равной t0, а давление изменяющимся по закону , где а — постоянная, h — высота подъема, р0 — давление у поверхности Земли.
Ответы.
1. 13,5m·g.
2. Не менее чем на 5º.
3. .
www.alsak.ru
Воздухоплавание — Класс!ная физика
Воздухоплавание
На все тела в воздухе действует выталкивающая ( архимедова) сила. Чтобы найти архимедову силу, действующую на тело в воздухе, надо рассчитать ее по формуле, умножив ускорение свободного падения на плотность воздуха и на объем тела.
Fа = g pVт
Если эта сила окажется больше силы тяжести, действующей на тело, то тело взлетит. На этом основано воздухоплавание.
Чтобы воздушный шар поднимался выше, его надо наполнить газом, плотность которого меньше, чем у воздуха. Это может быть водород, гелий или нагретый воздух.
Для того чтобы определить, какой груз может поднять воздушный шар, надо знать его подъемную силу. Подъемная сила воздушного шара равна разности между архимедовой силой и действующей на шар силой тяжести.
Fпод = Fа — (Fт оболочки + Fт газа внутри + Fт груза)
Как же добиться, чтобы сила тяжести Fт была меньше силы Архимеда Fa?
Надо подумать каким газом заполнять воздушный шар!
Разность между весом 1м3 воздуха и весом 1м3 газа называют подъемной силой 1м3 газа.
Чем меньше плотность газа, заполняющего воздушный шар данного объема, тем меньше действующая на него сила тяжести и потому тем больше возникающая подъемная сила. При нагревании воздуха от 0 до 100 градусов Цельсия его плотность уменьшается только в 1,37 раз. Поэтому подъемная сила шаров, заполненных теплым воздухом, оказывается небольшой. Плотность же водорода в 14 раз меньше плотности воздуха, и подъемная сила шара, наполненного водородом более чем в три раза превышает подъемную силу нагретого воздуха того же объема. Водород, однако, горит и образует с воздухом легко воспламеняющуюся смесь. Негорючим и одновременно легким газом является гелий.
Плотность воздуха уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря. Поэтому по мере поднятия воздушного шара действующая на него архимедова сила становится меньше.
После того, как архимедова сила достигнет значения, равного силе тяжести, подъем воздушного шара прекратится.
Чтобы подняться еще выше надо уменьшить силу тяжести Fт, для этого с шара сбрасывают балласт. Сила тяжести уменьшается, и выталкивающая сила опять оказывается больше.
Или можно увеличить силу Архимеда Fа, увеличив объем шара. Для этого надо закачать в оболочку дополнительную порцию газа.
Для того, чтобы опуститься на землю, выталкивающую силу надо уменьшить. Для этого можно уменьшить объем шара. В верхей части оболочки шара имеется специальный выпускной клапан, через который можно выпустить часть газа. После этого шар начнет опускаться вниз.
Температуру теплого воздуха внутри воздушного шара можно регулировать с помощью обычно газовой горелки, установленной под оболочкой. Увеличивая пламя горелки, можно заставить воздушный шар подниматься выше и наоборот. Если подобрать такую температуру, при которой сила тяжести, действующая на шар с корзиной окажется равной силе архимеда,
то шар » повиснет» в воздухе.
ЧИТАЕМ
Краткая энциклопедия воздухоплавания ………. смотреть
ПОСЧИТАЙ
В некоторых мультфильмах надувшийся человечек всплывает в воздух.
Каким должен стать объем тела человека, чтобы при массе 50 кг, он мог бы всплыть в воздух? Плотность воздуха = 1,3 кг/м3.
Считайте, что при надувании масса тела не увеличивается. А если учесть увеличение массы за счет втягиваемого воздуха, то изменится ли ответ?
«ВОЗДУШНЫЕ» ЗАДАЧИ
В атмосфере какой планеты будет подниматься воздушный шар, наполненный воздухом?
1. Можно ли на Луне для передвижения космонавтов пользоваться воздушными шарами?
2. Две одинаковые по весу оболочки воздушного шара, сделанные одна из тонкой резины, а другая из прорезиненной ткани, наполнены одинаковым количеством водорода (водород из шаров выходить не может). Какой шар поднимется выше?
3. Одинаковый ли вес покажут весы при взвешивании камеры от футбольного мяча, надутой воздухом при атмосферном давлении (камера еще не приняла шарообразной формы), и той же камеры, не надутой воздухом?
А ТЕПЕРЬ ЗАДАЧИ С ВОЗДУШНЫМИ ШАРАМИ
1. Задача о флагах ………. смотреть
2. Задача о том, что произойдет, если ………. смотреть
ИНТЕРЕСНО
1. В 1852 году аэростат с паровым двигателем французского инженера Жиффара при первом же подъеме в небо перевернулся и выскочил из сетки.
2. Представь себе картонный ящик, уравновешенный на весах.
… если в ящик положить детский воздушный шар, наполненный водородом, и закрыть ящик крышкой, то чашка весов, на которой стоит ящик, поднимется. Шар с водородом вытеснит из ящика воздух, вес которого больше, чем вес шара с водородом.
… а если в ящик поместить шар с привязанным к нему грузом такого веса, чтобы шар мог висеть в воздухе, то равновесие чашек весов не нарушится!
Проверим?
class-fizika.ru
Воздушные шары — Справочник химика 21
Какой из двух газов для наполнения воздушных шаров — гелий или водород — легче и во сколько раз Почему отдается предпочтение первому из этих газов [c.30]Объем воздушного шара постепенно уменьшается. Шары, наполненные гелием, сжимаются особенно быстро. Шары, покрытые металлической фольгой, сжимаются медленнее, чем сделанные из пластика. [c.41]
Водород — самый легкий из всех существующих газов. Он в 14,5 раза легче воздуха. На этом основано применение его в технике для наполнения воздушных шаров и дирижаблей. [c.615]
Над поверхностью Земли плывут облака. Водяной пар поднимается кверху. Почему для заполнения воздушного шара нельзя пользоваться водяным паром (а только нагретым воздухом, водородом или гелием) [c.56]
Представьте, чтс> у нас имеются по одному молю кислорода, азота и аргона. Предположим, что они содержатся в трех воздушных шарах с легко растяжимой оболочкой. Вот что мы могли бы наблюдать [c.379]
Методы активизации перебора вариантов можно сравнить с воздушными шарами подобно тому, как воздушные шары позволили впервые оторваться от земной поверхности, методы активизации впервые показали возможность усиления интеллектуальных операций при решении творческих задач. Но завоевание воздушного океана стало возможным только с появлением принципиально иного летательного аппарата — самолета. Точно так и освоение безбрежного творческого пространства требует средств, принципиально отличающихся от методов активизации. [c.35]
Чем определяется предельная высота, на которую может подняться этот воздушный шар [c.381]
Благодаря водонепроницаемости и электроизоляционным свойствам полиэтиленовая пленка применяется при изготовлении подводных кабелей. Из полиэтиленовой пленки изготовляют воздушные шары, используемые метеорологами для исследования атмосферы. [c.340]
Известно, что воздух при нагревании расширяется, следовательно, при этом должна уменьшаться его плотность. По этой причине воздушные шары, наполненные теплым воздухом, поднимаются вверх. Спустя почти сто лет после того, как Бойль вывел свой закон, французские ученые Жозеф Луи Гей-Люссак (1778-1850) и Жак Шарль (1746-1823) провели исследование влияния изменения температуры на объем образца газа. Подобные измерения нетрудно выполнить при помощи устройства, схематически изображенного на рис. 3-4. При этом получаются данные, аналогичные показанным на рис. 3-5, из которого видно, что график зависимости объема [c.123]
В начале XX в. под руководством Фердинанда фон Цеппелина произошел резкий сдвиг в развитии дирижаблей с жесткими оболочками. Шарль совершил подъем на воздушном шаре объемом 325 м , а объем первого цеппелина LZ1 составил 11,4 тыс. м . Объем последних конструкций Цеппелина достигал 200 тыс. м3. Цеппелины всегда заполняли водородом, а два наиболее крупных вмещали около 20 т газа. [c.299]
В данной главе содержится описание пылевых взрывов, газовых взрывов в ограниченном пространстве и взрывов паровых облаков. Ввиду важности случаев взрывов паровых облаков как проявлений основных опасностей химических производств им уделено большее внимание. Приведены описания случаев аварий, связанных с воздушными шарами, хотя при этом взрывов паровых облаков не происходило. Включение такой информации в данный раздел позволяет сформулировать условия, необходимые для такого события, как взрыв облака водорода. [c.304]
Алюминиевые баллоны. В некоторых странах применяют алюминиевые баллоны, которые дороже стальных. Их преимущества — более привлекательный внешний вид, облегченность конструкции, что значительно упрощает обслуживание. Благодаря небольшой массе алюминиевые баллоны пользуются повышенным спросом в местах отдыха. Их используют при путешествиях на лодках, для заправки воздушных шаров, а также для снабжения топливом автопогрузчиков. Однако металлический алюминий легко растворяется водными растворами щелочей, поэтому на газонаполнительной станции необходимо соблюдать ряд предосторожностей, прежде всего тщательно следить за тем, чтобы в СНГ полностью отсутствовали щелочи и их соединения, которые применялись для демеркаптанизации СНГ при их производстве. Так как температура плавления алюминия (660 °С) значительно ниже, чем у стали (1530°С), то предел прочности алюминия на растяжение резко снижается при нагреве его до 250 С. В связи с этим для предотвращения взрыва при попадании в зону огня алюминиевые баллоны помимо клапана безопасности иногда оборудуют легкоплавкой пробкой. [c.186]
Рука открывает кран газового редуктора на баллоне Перевернутая колба на весах поднимается Воздушный шар заполняется водородом [c.112]
Яков Дмитриевич Захаров (1775—18.46) — русский химик, с 1798 г. академик Петербургской Академии наук. В 1804 г. он совершил первый научный полет на воздушном шаре. [c.101]
Воздушный шар объемом 5 л при давлении ЫО Па и температуре +20 °С поднят в стратосферу, где давление равно 3-10 Па. Объем шара стал равным 1390 л. Какова температура на этой высоте [c.78]
Получение хлора и изучение его свойств во многих школах успешно проводят на самодельной установке, показанной на рисунке 45. В колбе Вюрца 1 получается хлор путем взаимодействия концентрированной соляной кислоты с марганцовокислым калием при слабом нагревании. После вытеснения воздуха из конических колб в колбе 2 содержится относительно чистый хлор в колбе. раствор марганцовокислого калия в колбе 5 поглощаются остатки непрореагировавшего хлора концентрированным раствором щелочи. Для снижения загрязнения воздуха на газоотводную трубку колбы 5 после вытеснения хлором воздуха можно надеть и привязать ниткой резиновый мешочек для воздушного шара. Хлор, собранный в колбе 2, может быть использован для демонстрации горения сурьмы. Порошок сурьмы должен быть мелким и сухим высыпание следует производить с помощью небольшой ложечки. Необходимо заблаговременно заготовить для этого опыта дублирующую колбу с резиновой пробкой без отверстий. Этой пробкой необходимо быстро закрыть горло колбы 2 после всыпания порошка сурьмы. Чистую и сухую дублирующую колбу 2 сразу же подставляют под газоотводную трубку колбы Вюрца, как только колба 2 с хлором будет изъята из установки. [c.86]
Из всех гидридов применение в технике находит пока только гидрид кальция, используемый для получения водорода с целью наполнения воздушных шаров в полевых условиях. Его транспортировка в виде сухого вещества очень удобна, а вода может быть найдена везде и всюду и качество ее в данном случае не играет особой роли. [c.255]
Как наиболее легкий из газов, водород служит для наполнения воздушных шаров (ранее и дирижаблей). Однако пожароопасность водородных летательных аппаратов резко ограничивает его применение как наполнителя. В ракетной технике водород используется как топливо при сгорании его в атмосфере кислорода. К числу наиболее перспективных применений водорода относится производство топливных элементов, в которых горючее (водород) подается в [c.99]
Аналогии. Легко представить себе следствия, вытекающие из модели ОЭПВО, в трехмерном пространстве и одинаково легко найти их проявления в реальной действительности. Для этого достаточно надуть несколько воздушных шаров, которыми забавляются дети [64]. Результирующие координации из двух трех, четырех, пяти и шести шаров, связанных у оснований, показаны на рис. 3-53. Очевидно, что форма и симметрия отдельных связок определяются пространственными требованиями самих взаимно отталкивающихся шаров. Не составляет большого труда заметить, что два шара образуют линейную конфигурацию, три-плоский треугольник, четыре-правильный тетраэдр, пять -триго-нальную бипирамиду, а шесть-октаэдр. Таким образом, здесь воздушные шары играют роль валентных электронных пар. [c.145]
В первый период воздухоплавания произошло много катастроф, вызванных легкой воспламеняемостью водорода, которым наполняли воздушные шары, а позднее дирижабли. [c.154]
Связки различного количества воздушных шаров. [c.146]
Среди газов имеются, как известно, и такие, которые значительно легче воздуха (например, гелий, водород). Такие газы получают применение в аэронавтике (аэростаты, воздушные щары). Воздушный шар, заполненный очень легким газом, имеет средний удельный вес (вес всего устройства вместе с заполняющим его газом, оболочкой и присоединенными тяжестями, отнесенный ко всему объему этого устройства), значительно меньший удельного веса воздуха нижних слоев тропосферы. Такой шар будет вытесняться более тяжелым воздухом кверху (всплывать) до тех пор. пока не достигнет слоев воздушной атмосферы, в которых удельный вес его сравняется с удельным весом разреженного воздуха. Выше этих слоев атмосферы шар уже подняться не сможет, если не освободится от имеющегося на нем запасного балласта. [c.203]
В 1804 г. с целью изучения метеорологических явлений и земного магнетизма стал совершать полеты на воздушных шарах Гей-Люссак. Он обнаружил, что птица, выпущенная на высоте около 3500 м, может летать, и тем самым опроверг мнение, что птицам недоступны такие высоты. В одном [c.153]
Во время франко-прусской войны 1870-1871 гг. для связи между осажденным Парижем и внешним миром было использовано не менее 64 воздушных шаров. Таким путем удалось переправить более трех миллионов писем и 161 человека, однако два воздушных шара упали в море и еще пять попали в руки немецкой армии. [c.154]
Со времени изобретения первого аэростата во Франции многие искали способ произвольного управления им. Основной недостаток аэростата — невозможность совершить полет по заранее намеченному маршру ту. Особенно актуальной эта проблема стала во время военных действий. С помощью аэростатов предполагалось решить проблему доставки грузов, делания рекогносцировок в условиях горной местности. Также немаловажную роль сыграл прогресс в артиллерии — русское военное командование беспокоилось о привязных воздушных шарах, тем более что в Германии появилась пушка специально приспособленная для стрельбы по ним [1]. [c.173]
Средняя температура, на освещенном полушарии Венеры составляет около 30°С. В верхних слоях ее атмосферы обнаружено большое количество углекислого газа в 1960 г. при подъеме телескопа на воздушном шаре на высоту 24 км удалось обнаружить также наличие паров воды. Высказывается предположение, что вся поверхность этой планеты покрыта океанами. [c.66]
Гидрид лития нашел широкое применение как легкодоступный источник простого и быстрого получения водорода (при разложении водой 1 кг LiH выделяется 2,8 м водорода [10]), используемого для наполнения аэростатов и автоматического морского и воздушного спасательного снаряжения (надувных лодок, спасательных поясов и воздушных шаров, поднимающих антенны передатчиков) при авариях самолетов в открытом море [10, 52]. [c.22]
При погружении с поверхности океана на глубину отмечаются понижение температуры и гювышение давления. У глубоководных обитателей океана среда обитания совсем не такая, как у живущих около поверхности. Точно так же окружающая среда на уровне моря существенно отличается от среды обитания на большой высоте. Начиная с ранних исследований атмосферы на воздушных шарах и до нынешних путешествий через атмосферу и за ее пределы ученые получали информацию об условиях в атмосфере на различных высотах. [c.381]
С начала XIX века ученые исследовали только что рассмотренные вами газовые законы. Полеты на воздушных шарах также давали некоторые полезные сведения о составе и структуре атмосферы. Однако объяснить, почему же газы ведут себя так последовательно и сходно, не могли еще очень долго. Начиная еще с XVII века ученые рассматривали газы как множество очень маленьких частиц, находящихся на больших расстояниях друг от друга. Но только в XIX веке атомная теория заложила фундамент для понимания поведения газов. Шаг за шагом ученые построили молекулярно-кинетическую теорию газов. [c.392]
В издании [ЕВ,1872] имеется статья об аэронавтике XIX в., которая полностью посвящена воздушным шарам, наполненным водородом или теплым воздухом. В ней приводятся истории полетов аппаратов легче воздуха. В статье отмечается, что Шарль (автор известного закона Шарля) запустил воздушный шар, заполненный водородом, спустя несколько недель после исторического подъема воздушного шара братьев Монгольфье. В течение определенного периода времени воздушные шары, заполненные теплым воздухом, были более популярными, чем шары с водородным заполнением. Более того, примерно после 1820 г. интерес к водороду снизился благодаря использованию каменноугольного газа, плотность которого составляет 0,4 от плотности воздуха. (Для водорода это значение составляет 0,07, поэтому последующий этап развития привел к восстановлению масштабов использования водорода благодаря его лучшим подъемным свойствам.) Статья интересна еще и тем, что в ней представлена некоторая количественная информация. Так, до 1937 г. был зарегистрирован 471 случай полетов на воздушном шаре, в ряде случаев воздухоплаватели неоднократно совершали подъемы, и только 9 чел. погибло. В шести случаях жертвы были связаны с пожарами воздушных шаров. За период 1838- 1870 гг. погибло еще [c.299]
Применение. В химической промышленности водород служит сырьем для получения аммиака Nh4, хлороводорода H I, метанола СН3ОН и других органических веществ. В пищевой промышленности водород используют для выработки твердых жиров путем гидрогенизации растительных масел. В металлургии водород используется для восстановления некоторых цветных металлов из их оксидов. Как уже отмечалось выше, водород — очень легкий газ, поэтому им заполняют воздушные шары, зонды и другие летательные аппараты. Высокая экзотермич-ность реакции горения водорода в кислороде обусловливает использование водородной горелки для сварки и резки металлов (температура водородного пламени достигает 2600 °С). Жидкий водород является одним из наиболее эффективных видов ракетного топлива. [c.337]
Оказывается, что скорости распространения облаков газа, дыма или детских воздушных шаров в атмосфере одинаковы. Это объясняется тем, что блуждания, вызываемые вихрями в атмосфере, переносят все, что в ней находится. Такая диффузия носит название турбулентной. Движение па основе блужданий является некоторой противоположностью направленного механического движения. Конечно, описывать результаты блулстатистически. Рассмотрим, например, блуждания частицы вдоль линии. Пусть из некоторой точких выходит группа блуждающих частиц. Очевидно, что они будут рассеиваться как некоторое облако в обе стороны. Для того чтобы количественно охарактеризовать это рассеяние, рассмотрим положение одной из точек после (и+1) блужданий или шагов. Если длина шага равна Л,то [c.187]
На уровне моря, пе давление было 755 мм рт. ст., газ в воздушном шаре заннмал объем 2 м . До какого объема расширится шар, копа он поднимется а высоту, где даыенне равно а) 100 м.м рт. ст. и б) 10 мм рт. ст. Предполагается, что материал, нз которого изготоплен тар, бесконечно растяжн.м. [c.57]
Исследуйте некоторые технические детали воздушного шара на основании закона идеа.чьного газа. Предположите, что ваш шар имеет диаметр 3 м н в надутом состоянии является сферой. Сколько водорода необходимо, чтобы на чуть его до 1 атм при температуре окружающей срсды 25 °С на уровне. моря Какую массу может поднять шар с уровня моря, где плотность воздуха 1,22 кг, з Каким был бы полезный груз, если бы вместо водороча был использован гелий С вами п вашим компаньоном па борту шар поднялся до 30 ООО футов высоты, где давление 0,28 атм, температура —43 С и плотность 0,43 кг,. Н. Сможете ли вы достигнуть этой высоты на гелии или только на водороде Нужно ли вам большее количество водорода, чтобы подняться выше (Утечка газа рассмотрена в задаче 24.22.) [c.58]
Эйфелева башня высотой 300 м, сконструированная из стали, весит около 7000 т радиус окружности, описанной вокруг ее основания, около 60 м таким образом, вес воздуха в объеме указанного цилиндра должен составлять около 9000 т, т.е, гораздо больше веса самой башни (Плотность воздуха равна 1,29 г/л = 1,29 кг/м .) Различие плотностей газов обусловливает вытеснение менее плотных газов более плотными. Поэтому в атмосфере воздуха на сосуд с менее плотным газом, например водородом, действует выталкивающая, или, как говорят, подъемная, сила. Это явление было использовано для создания воздушных шаров первый успешный полет на воздушном шаре осуществили в 1783 г. во Франции братья Монгольфьер. Жак Шарль, по имени которого назван один из законов о поведении газов, также был одним из первых воздухоплавателей. В том же 1783 г. он вместе с М. Робертом совершил пятнадцатиминутное воздушное путешествие вблизи Парижа. Их воздушный шар диаметром всего около 4 м был наполнен водородом. Воодушевленный первым опытом, Шарль вскоре решил подняться в небо один, но второпях забыл привязать балласт и, взлетев на высоту около 3000 м, чуть не погиб. [c.153]
Высокие технические свойства полиэтилена определили его широкое применение для изготовления высокочастотной кабельной изоляции, радио- и телевизионных, телеграфных и телефонных деталей. Благодаря водонепроницаемости, негигроскопично-сти и нетоксичности полиэтилен применяется для производства пленок, используемых для упаковки и изготовления н н ев й—н фармацевтической тарыр В сельском хозяйстве полиэтиленовая пленка применяется для заполнения световых проемов парников и покрытия междурядий с целью сохранения влаги в почве и предотвращения роста сорняков. Из полиэтиленовой пленки изготовляют воздушные шары и аэростаты. [c.82]
chem21.info
Воздушный шарик — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 11 ноября 2018; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 11 ноября 2018; проверки требует 1 правка. Самый массовый запуск воздушных шаров сотрудниками Сбербанка в России[1]Воздушный шар — игрушка, чаще всего сделанная из латекса, небольшого размера. Надувается воздухом (отсюда и название, в общем виде можно говорить о надувных шарах) или другим газом (гелием, не рекомендуется надувать водородом). Если используемый газ менее плотный, чем воздух, шарик приобретает способность летать. В основном применяется для оформления помещений и праздников.
ru.wikipedia.org
Блог Лещанова Сергея: Сколько весят воздушные шары?
Иногда требуется, чтобы конструкция из воздушных шаров поднялась в воздух при помощи шаров, надутых гелием. Например, часто просят сделать запуск в небо сердца, сплетенного из воздушных шариков. Основной вопрос: сколько нужно гелиевых шаров, чтобы поднять ту, или иную конструкцию.
Для того, чтобы определить требуемую подъемную силу, необходимо знать вес конструкции изготовленной из воздушных шариков. Вес конструкции получается путем сложения массы воздушных шаров и других материалов, использованных при изготовлении конструкции.
Вес материалов
Приведем таблицу масс воздушных шариков следующих производителей: Gemar (Италия), Sempertex (Колумбия) и Globos Payaso (Мексика). Данные усредненные и округленные.
Круглые шары
Gemar 5″ металлик — 1,0 грамм
Sempertex 5″ металлик — 0,9 грамм
Globos 5″ металлик — 0,8 грамм
Gemar 5″ пастель — 0,9 грамм
Sempertex 5″ пастель — 0,8 грамм
Globos 5″ пастель — 0,7 грамм
Gemar 10″ металлик — 2,5 грамм
Sempertex 10″ металлик — 2,0 грамм
Gemar 10″ пастель — 2,4 грамм
Sempertex 10″ пастель — 1,8 грамм
Gemar 12″ металлик — 3,7 грамм
Sempertex 12″ металлик — 3,6 грамм
Gemar 12″ пастель — 3,5 грамм
Sempertex 12″ пастель — 3,2 грамм
Шары для моделирования
Sempertex 160 металлик — 1,2 грамм
Sempertex 160 пастель — 1,2 грамм
Sempertex 260 металлик — 2,0 грамм
Sempertex 260 пастель — 2,1 грамм
Проволока АПВ-16
алюминиевая в белой изоляции
1 м — 56,6 грамм
Подъемная сила шаров надутых гелием
Для запуска композиций из воздушных шаров, оптимально использовать шар 12″ и метровые шары.Подъемная сила шаров Sempertex размером 12″, надутых до диаметра 26 — 27 см, составляет в среднем около 10 грамм.
Подъемная сила метровых шаров, надутых до диаметра 85 см, составляет в среднем около 350 грамм. При надувании на больший размер подъемная сила может достигать и 400 грамм, но тогда шары становятся не прочными и могут лопнуть.
Расчет количества шаров
Расчет количества шаров, необходимого для подъема сердца на каркасе.
Вот типовое сердце, которое используется на свадебных торжествах. Размеры, примерно, метр на метр. Фигура состоит из 160 шт. шаров Gemar размером 5″, пастель. Сердце сплетено на каркасе из проволоки АПВ-16, блина проволоки 3 метра.
Масса всех шаров: 160 * 0,9 = 144 грамм
Масса проволоки: 3 * 56,6 = 170 грамм.
Общая масса: 144 + 170 = 314 грамм.
Для подъема сердца будет достаточно либо одного метрового шара, либо потребуется 35 шт. шаров 12″ (с запасом).
sharlar16.blogspot.com
Воздушный шар объемом 20 м3, наполненный гелием, поднялся на высоту 180 м за 0,5 минуты
Условие задачи:
Воздушный шар объемом 20 м3, наполненный гелием, поднялся на высоту 180 м за 0,5 минуты. Масса шара с оборудованием и корзиной 12 кг. Найти массу груза, поднятого шаром. Плотности воздуха и гелия при этих высотах считать постоянными и равными 1,29 и 0,18 кг/м3, соответственно.
Задача №4.2.83 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»
Дано:
\(V=20\) м3, \(H=180\) м, \(t=0,5\) мин, \(m_{об}=12\) кг, \(\rho_в=1,29\) кг/м3, \(\rho=0,18\) кг/м3, \(m_{гр}-?\)
Решение задачи:
Воздушный шар будет двигаться равноускоренно вверх под действием следующих сил: силы Архимеда и силы тяжести шара с оборудованием, грузом и гелием. Запишем второй закон Ньютона в проекции на ось \(y\):
\[{F_А} — \left( {{m_{об}} + {m_{гр}} + m} \right)g = \left( {{m_{об}} + {m_{гр}} + m} \right)a\;\;\;\;(1)\]
Силу Архимеда \(F_А\) определяет по следующей формуле:
\[{F_А} = {\rho _в}gV\]
Тогда равенство (1) станет таким:
\[{\rho _в}gV — \left( {{m_{об}} + {m_{гр}} + m} \right)g = \left( {{m_{об}} + {m_{гр}} + m} \right)a\]
Выразим отсюда искомую массу груза \(m_{гр}\):
\[{\rho _в}gV = \left( {{m_{об}} + {m_{гр}} + m} \right)\left( {a + g} \right)\]
\[\frac{{{\rho _в}gV}}{{a + g}} = \left( {{m_{об}} + {m_{гр}} + m} \right)\]
\[{m_{гр}} = \frac{{{\rho _в}gV}}{{a + g}} — {m_{об}} — m\;\;\;\;(2)\]
Уравнение движения шара вдоль оси \(y\) выглядит так:
\[H = \frac{{a{t^2}}}{2}\]
Тогда ускорение шара \(a\) найдем по формуле:
\[a = \frac{{2H}}{{{t^2}}}\;\;\;\;(3)\]
Массу гелия в шаре \(m\) найдём через его плотность \(\rho\) и объем шара \(V\):
\[m = \rho V\;\;\;\;(4)\]
Формула (2) с учетом выражений (3) и (4) примет вид:
\[{m_{гр}} = \frac{{{\rho _в}gV}}{{\frac{{2H}}{{{t^2}}} + g}} — {m_{об}} — \rho V\]
\[{m_{гр}} = \frac{{{\rho _в}gV{t^2}}}{{2H + g{t^2}}} — {m_{об}} — \rho V\]
Переведём время подъема в систему СИ:
\[0,5\;мин = 30\;с\]
Произведём вычисления:
\[{m_{гр}} = \frac{{1,29 \cdot 10 \cdot 20 \cdot {{30}^2}}}{{2 \cdot 180 + 10 \cdot {{30}^2}}} — 12 — 0,18 \cdot 20 = 9,21\;кг\]
Ответ: 9,21 кг.
Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.
Если Вам понравилась задача и ее решение, то Вы можете поделиться ею с друзьями с помощью этих кнопок.
easyfizika.ru