Eli kuutiometriin mahtuu happea noin 1,3KG ja jos sitä lämmitetään viidelläkymmenellä asteella montako grammaa se pystyisi nostamaan?
Kuumailmapallo ja ilman lämpölaajenemiskerroin
Kuumailmapallo ja ilman läm...
1015642
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 101
Vanhimmat
Tällaiset kannataa suoraan kokeilla,
koska käytännössä kokeeseen vaikuttavat
ulkoiset häiriötekijät ovat merkittävämpiä,
kuin asian teoreettinen järkeily voi koskaan
ratkaista.
Näkispä vaan niin uteliaa kaverin, joka tuota jaksaisi kokeilla ihan vain saadakseen vastauksen suuruusluokan selville.
Paljon helpompaa on pyöräyttää se kaasujen yleinen tilayhtälö ja saada vastaus heti. Tuossa riittää typistetty versio V1/T1=V2/T2.
Sijoitus V=m/ρ auttaa jätkokäsittelyä, missä m on massa ja ρ on tiheys. Nyt lämpimän ilman tiheys on jo hallinnassa.
Käytännössä on kyse ilman lämmittämisestä!
a) millä vehkeellä?
b) millä hyötysuhteella?
c) miten määrittelet lämmitetyn ilman
määrän puhaltimessa?
d) paljonko lämmöstä menee hukkaan
ennekuin se siirtyy palloon?
e) paljonko pallo jäähdyttää ilmaa ja
millä lämmönsiirtokertoimella ja missä
ajassa?
f) jne jne.
KAMOON MIES! Käytännössä asiaan vaikuttaa
niin paljon tekijöitä, että kannattaa mennä
suoraan reaalimaailmaan tällaisten ongelmien
kanssa!
Liika teoretisointi on syvältä! Eikä tuota
koskaan oikeita toimivia ratkaisuja!
[lainaus]
Käytännössä on kyse ilman lämmittämisestä!
a) millä vehkeellä?
[/lainaus]
Ihan samantekevää.
[lainaus]
b) millä hyötysuhteella?
[/lainaus]
Ihan samantekevää.
[lainaus]
c) miten määrittelet lämmitetyn ilman
määrän puhaltimessa?
[/lainaus]
Noh, katson, paljonko sitä lämmintä ilmaa sinne menee. Onko sillä nyt sitten väliä tässä?
[lainaus]
d) paljonko lämmöstä menee hukkaan
ennekuin se siirtyy palloon?
[/lainaus]
No, se riippuu tietysti käytetyistä menetelmistä. Kysymyksen suhteen se ei ole oleellista.
[lainaus]
e) paljonko pallo jäähdyttää ilmaa ja
millä lämmönsiirtokertoimella ja missä
ajassa?
[/lainaus]
Ihan sama tuon kysymyksen kannalta.
[lainaus]
f) jne jne.
[/lainaus]
plaa plaa
Jos pitää mennä käytäntöön, niin tietenkin ensin päätetään, millä menetelmillä yritetään, ja sitten lasketaan arvio. Ja vastaus on todennäköisesti ihan oikeansuuntainen, ellei ole laskenut täysin väärin ja väärillä oletuksilla.
Tilanne on tuossa käytännössä melko staattinen, joten arvio lämpöhukasta pallon sisältä kullakin lämpötilalla onnistuu. Samoin tiedetään helposti esimerkiksi nestekaasulla tuotettu lämpömäärä. Näin ongelma on hyvin määritelty.
Ei kai nyt helvetissä kannata lähteä kokeilemaan täysin ilman mitään arviota! silloin tulee vaan kalliiksi tehdä 10 erilaista lämmityslaitetta ja 100 erilaista kuumailmapalloa. Järki hoi!
Alkuperäinen kysymys kuului:
>jos sitä lämmitetään viidelläkymmenellä asteella montako grammaa se pystyisi nostamaan?<
Olosuhteita ei mainita!!!! Silloin sinun kohteita a, b, c, d, e eikä f oteta huomioon. Tilanyhtälö antaa oikean vastauksen!
Teoreettisella tarkastelulla saadaan hyvä lähtökohta käytännön tilanteelle. Kyllä Apollorakettikin laskettiin teoreettisesti ennen kuuhun lähettämistä.
g) ja mitä voi maksaa Kuopion torilla?
Kun ei kukaan ole vastannut kysymykseen niin vastataan sitten että kesähelteillä eli 300K lämpötilassa parisataa grammaa. 350/300 x 1300 = 1516
No minäpä vastaan näin, että normipaineessa 1,3 kg /m² hapen lämpötila on 300 K, ja 50 asteen nosto lisää tilavuutta 1/6 osan, eli noste on 217 g.
Kesähelteellä ilman tiheys ei normaalipaineessa ole 1,3 kg / kuutiometri.
100% happea ei kuumailmapallon sisälle kannata edes yrittää laittaa.
Lämpötilan nosto samassa paineessa ei lisää ilman tiheyttä 1300 ... 1516 kg/kuutiometri kuten luulet, vaan päinvastoin tiheys alenee.
Ja taas, kyseessä on laskuesimerkki tilanyhtälön soveltamisesta, jonka lähtökohta on hapen lämpötilan määrittäminen, koska tiheyden muutos voidaan arvioida vasta sen jälkeen.
Palstalla näyttää roikkuvan näitä "hieman hitaita", jotka ei osaa, mutta kuvittelevat antavansa itsestään osaavan mielikuvan ryhtymällä suoltamaan täyttä asiaan kuulumatonta paskaa.
Hyvin kuvasit itseäsi suoltamalla sitä itseään.
Tilanyhtälöstä et ymmärrä mitään, jos luulet vakiopaineisen kaasun lämmittämisen nostavan sen tiheyttä.
Miksi kuumailmapallossa olisi vain happea, onko kysymyksessä kompa?
Kysyy myöhäisherännäinen.
Jos kyseessä olisi tavallinen ilma, laskenta onnistunee fysikaalisen kemian peruskaavoilla.
Se riippuu luonnollisestikin, sitä pysyykö se lämpimänä lämmityksen aikana, jos se pysyy ja ei karkaa, kannattaa muuten sitoa hyvin kiinni, ettei karkaa, niin kyllä se äijävähän laajeneekin, että pikkasen pystyy nostaa, mutta ei kiloa enempää.
-
Kannattaa muuten kokeilla, kokeilemallahan sen tietää. Eivät ne teoriat anna oikeaa kuvaa. Kun katselee noita maisterin ja insinöörien pölhöjä, niin ne väittäät ihmeellisiä asioita oikeaksi.
Käräjssäkin riita-asioissa, joku purkukuntoinen arvoton rakennus saattaa saada kalliin arvon, uuden hinnan, vaikka se on arvoton ja lahoaa maahan.
Olipa tuossa todella typerä kommentti. Ehkä sen antajakin on typerä.
Alussa happea on 300K lämpötilassa ja 101,3 kPa paineessa 1,3 kg (pallon tilavuus V = 1 kuutiometri ja ympäröivän ilman lämpötila sama 300K). Tyhjennetään pallo ja tungetaan sinne 350K lämpötilassa olevaa happea (paineeseen 101,3 kPa ja tilavuus pysyy vakiona.).
Hapen uusi tiheys on 101,3*32/(8,314*350) = 1,114 kg/m³. Palloa ympäröivän ilman tiheys on 101,3*29/(8,314*300) = 1,178 kg/m³.
Nettonosteeksi tulee N - mg = (1,178 - 1,114)*9,81*1 = 0,626 N, mikä vastaa noin 63,8 gramman massaa (pallon omaa massaa ei ole otettu huomioon).
Eihän se noin mene !
1, 3 kg kuutio happea on oltava 300 K lämpötilassa tilanyhtälön mukaan, sen tilan, tai ympäristön tiheyttä, saati lämpötilaa ei ole määritetty, ja kysymys on, paljonko noste kasvaa tilavuuden laajetessa.
No lasketaan sitten uusiksi eli oletukset ovat vakiopaine 101,3 kPa ja vakio ilmaympäristön lämpötila 300K. Alussa hapen tiheys on 1,3 kg/m³. Lämmitetään happi lämpötilaan 350K vakiopaineessa, jolloin tilavuus kasvaa arvoon V2 = 1*350/300 = 1,167 m³.
Nettonoste on N - mg = (1,178 - 1,114)*9,81*1,167 = 0,733 N eli vastaa noin 74,7 grammaa.
No ei !
Ei ole mitään vakioympäristön lämpötilaa, ympäristö voi olla 270 K ilmaa tai pallon sisällä olevassa 300 K happea, sen noste on, mitä on, riippuen mihin sitä verrataan. Lähtökohta on, että sen noste on oma painonsa, johon muutosta on verrattava, muuten koko tehtävässä ei ole mitään järkeä.
No silloinhan vastaus on just tuo 74,7 grammaa!
Mietihän uudelleen.
Tasapainotilassa ympäristön tiheys on oltava sama kuin tuon 1,3 kg painavan happikuution.
Laajetessaan se syrjäyttää ..., mitä se "ammemies" nyt kertoikaan ?
jotenkin tuntuu, ettet oikein itse ymmärrä tehtävää! ja jos ymmärrät, niin esitä vastauksesi!
Ymmärsin tehtävän niin, että ilmapallo sisältää happea (happea siksi että sen moolipaino on tiedossa, päinvastoin kuin ilman), tietyllä tiheydellä vakiopaineessa, ja tehtävän ratkaisu edellyttää aluksi hapen lämpötilan määrittämisen, joka käy helposti tilanyhtälöstä.
Tästä edetään kysymykseen, paljonko noste kasvaa, kun yhden kuution lämpötilaa nostetaan 50 astetta ?
Vastaus on jo edellä, mutta jos käsityksesi tehtävästä jotenkin poikkeaa, niin perustelu olisi myös toiveessa.
Häh? Hapen moolipaino on 32 ja ilman 29 kg/kmol eli molemmat tiedetään. Hapen alkulämpötila on 300K eli sekin tiedetään...
Niin, ja sitten...
Höh !
Ilman moolipaino riippuu osakaasujen tilavuussuhteista, eikä ole mikään vakio.
Kyllä se on käytännössä vakio.
Miksi et käyttäisi ideaalikaasun perusyksikköä 22,4 l/mol?
Kuumailmapallo liittyy happeen samalla tavalla kuin kissa koirankoppiin.
Kuumailmapallo on täynnä palokaasuja, jolloin happimäärä putoaa ja veden ja hiilidioksidin määrä kasvaa.
No joo, hiusten halkominen on typerää, mutta miten tuo 0 C-asteinen ideaalikaasun moolitilavuus liittyy asiaan ?
Niinpä, näissä laskuharjoituksissa ei pääpaino aina ole siinä, "onko lehmä täysin pyöreä".
Mitä itse luulet, mihin tuo luku liittyy tai mistä se on johdettu? Liittyykö asiaan mitään kaavaa, joka olisi sinulle tuttu?
No miten se liittyy asiaan ?
AP:
"Eli kuutiometriin mahtuu happea noin 1,3KG ja jos sitä lämmitetään viidelläkymmenellä asteella montako grammaa se pystyisi nostamaan?"
muistutukseksi alkuperäinen kysymys! eli tämä pallo sisältää siis vain puhdasta happea!
Eli et ymmärtänyt asiasta mitään. Kiitos.
Jospa ystävällisesti sitten kertoisit, miten tuo moolitilavuus liittyy kyseiseen asiaan.
Ei se liity mitenkään.
Joku jonne on bongannut sen jostain ja luullut pääsevänsä jotenkin sillä pätemään.
Kovin heikko yritys !
Olisit (idiootti) käynyt yläkoulusi loppuun, niin tietäisit mistä kaavasta luku on johdettu.
Ymmärrän närkästyksesi, mutta kaasujen tilanyhtälö on niin alkeellinen 'hevonen', että sillä yrittää ratsastaa vain surkein jäämäjoukko.
No tulihan se sieltä, kun tarpeeksi kengittää.
Aloittajan ongelmahan selviää ideaalikaasun tilanyhtälöllä. Tosin aloittaja on humoristi, ja täyttää kuumailmapallon hapella. Kuumailmapallo täytetään palokaasuilla.
Niin juuri, se kai selvisi jo parissa ensimmäisessä vastauksessa, mutta sitten singahteli näitä mielestään välkkyjä toheltajia kertoilemaan kaikesta moolitilavuuksista ja muusta vakiopaineessa olevista tiheyseroista ym., ilmeisesti vain esiintymistarvettaan toteuttamaan.
Sen verran on poikettava, että ideaalikaasun tilanyhtälö ei kelpaa, hapen kaasuvakio (8,413 / 8,314 kJ/mol K) poikkeaa hieman, ja kaasu on määriteltävä lämpötilan selvittämiseksi.
Niin, eli tarkkaan ottaen lämpötila olikin 296 K, eikä 300.
Muistutus:
jätit alkuperäisestä tehtävänannosta puolet pois, eli tämän osan:
"kuumailmapallo-ja-ilman-lampolaajenemiskerroin"
Siinä puhutaan selvästi ilmasta kahteen kertaan, jos kyse olisi hapesta pitäisi siinä lukea:
"kuumahappipallo ja hapen lämpölaajenemiskerroin", mutta niin siinä ei lue.
Palokaasuilla täytetty pallo on nimeltään kuumapalokaasupallo, ei kuumailmapallo!
Kuumailmapalloa käytetään propaanilla, joka kuumentaa ilmaa. Paloliekki on pallon sisällä.
Sehän riippuu kuumailmapallon joustavuudesta eli siitä, paljonko se laajenee. Jos on niin jäykkä ettei laajene juuri ollenkaan tuota sisältöä lämmitettäessä niin nostaa saman määrän kuin ennen lämmitystä.
Kyllä se tilavuuden laajeneminen aiheuttaa nosteen lisäystä, vaikka pallo ei laajene, osa massasta vaan pursuu ulos, eihän se kuumailmapallo mikään painesäiliö ole.
Mutta sanoinkin, että jos se ei laajene,niin...
"Jos on niin jäykkä ettei laajene juuri ollenkaan tuota sisältöä lämmitettäessä niin nostaa saman määrän kuin ennen lämmitystä."
Tarkoititko että lämmitys ei lisäisi nostetta ?
ei tietenkään lisää nostetta! miksi lisäisi?
Älä viitsi enää.
Kuumailmapallot eivät ole painesäiliöitä, mutta kuumahappipallon on oltava kaasutiivis, kestipä se painetta taikka ei. Muuten happi vuotaa ulos ja ilma päätyy tilalle, mitä tehtävänannon mukaan ei tapahdu. Pallo voi siis olla kaasutiivis vajaaksi täytetty säkki, jonka tilavuus kasvaa kun happi lämpenee paineen pysyessä samana, ja samalla säkki ei enää ole vajaa, ainakaan yhtä vajaa kuin kylmällä hapella vielä oli.
Noste = kuumailmapallon syrjäyttämän ilmamäärän paino Arkhimedeen lain mukkkaisesti. Jos siis pallon tilavuus ei muutu, ei nostekaan muutu, olkoon pallon sisällä olevan kaasun lämpötila mikä hyvänsä.
Jos pallo laajenee, noste kasvaa sen verran kuin tuo pallon syrjäyttämän ilmamäärän paino kasvaa.
Jos kaasun määrä pallossa muuttuu tämä joko lisää tai vähentää pallon painoa joka on nosteen vastavoima.
Olipa lapsellisen nolo yritys.
Jos tarkoituksesi oli herättää lisäkeskustelua aiheesta, niin jotain aikuisempaa pitäisi keksiä.
hyvähän tuo selitys oli!
Ai jaa.
"Noste = kuumailmapallon syrjäyttämän ilmamäärän paino Arkhimedeen lain mukkkaisesti. Jos siis pallon tilavuus ei muutu, ei nostekaan muutu, olkoon pallon sisällä olevan kaasun lämpötila mikä hyvänsä."
Täytetään pallo ilmalla, tilavuus V on vakio, joten noste on vakio.
Täytetään pallo vedyllä, tilavuus V on vakio, joten noste on vakio.
Edellisen perusteella pallon voi täyttää millä tahansa kaasulla, noste on aina sama.
Kiitos opetuksesta.
ole hyvä! kas kun lopultakin tajusit..
Kiitos ystävällisistä sanoistasi.
Nosteen lisäksi tietenkin pitää ottaa huomioon kaasun paino.
Lasketaan kylmän ilmamäärän paino verrattuna lämpimän ilmamäärän painoon. Vaihtoehtoisesti hapen tai esimerkin vedyn painoon verrattuna.
Vety ja helium tietenkin kevyinä nostavat palloa luontaisesti.
Kuumailmapallossa ei ole happea, vaan kuumaa palokaasua, joissa on tietenkin typpeä sekä happea vähemmän kuin ympäröivässä ilmassa sekä hiilidioksidia ja vesihöyryä enemmän kuin ympäroivässä ilmassa.
Kuuma kaasu haluaa nousta ylös koska kaasut yleensä laajenevat kuumetessaan ja kun ne laajenevat, niin tiheys pienenee.
"nostavat luontaisesti"
Kyllä noste on se pallon syrjäyttämän ilmamäärän paino.
Jotkut näkyvät sotkevan nosteeseen pallon painon, alaspäin vaikuttavan vastavoiman, gravitaation.
Pallon nostovoima = noste - pallon paino kaasuineen
Noste on voima mikä kohdistuu palloon. Sen vastavoima kohdistuu pallon ulkopuolella olevaan ilmaan. Jälkimmäinen ei riipu mitenkään kaasun määrästä pallossa, ei sen lämpötilasta, eikä siitä mikä kaasu tai kaasuseos on kyseessä.
Joillakin on kova pätemisen tarve.
Helium- tai vetypallo nousee ylöspäin, koska palloon ympäröivästä ilmasta aiheutuva noste on suurempi kuin pallon kokema painovoima.
Lähteestä riippuen sama asia voidaan ilmaista toisin. Helium ja vety painavat tunnetusti jotain, sillä ne ovat ainetta kuten ilmakin, mutta helium painaa vähemmän kuin ilma ja pyrkii nousemaan ilman yläpuolelle (noste).
kuutio happea ei tosiaankaan paina 1,3 kiloo
nyt vähä suhteellisuuden tajuu
101,3*32/(8,314*300) = 1,3 kg/m³ eli kyllä se vaan painaa (101,3 kPa ja 300K)
Aloittaja ilmeisimmin sotkee asioita. Ilma painaa 1,293 kg/m3 (NTP), mutta happi painaa 1,43.
Sovitaan, että lämpötila 0 °C ja ilman suhteellinen kosteus 50 %, jolloin kastepiste on - 9,2 °C ja veden höyrynpaine 304 Pa. Jos lämpötilaa nostetaan 50 asteella, kastepiste on 36,7 astetta ja veden höyrynpaine on enää 6,18 kPa. Tästä voi arvioida veden höyrynpaineen vaikutusta tapahtumaan.
Palokaasuissa veden höyrynpaineen vaikutus kasvaa. Jos palokaasujen kosteus olisikin 100 %, veden höyrynpaine olisi jo yli 12 kPa eli yli 12 % kokonaispaineesta.
Jos ilma on kuivaa (0 °C) ja paineen oletetaan pysyvän samana, 50 ° C lämpötilan muutos vaikuttaa tiheyteen seuraavasti: 1,293 - - > 1,092 kg/m3.
Jokainen kuutiometri ilmaa luo 200 grammaa nostetta, kun lämpötila nostetaan 0 - - > 50 asteeseen.
Vaikutusta tietenkin on sillä, millainen avauksen pallon kuvitellaan rakenteltaan olevan.
heheh, mitähän sinä oikein kuvittelit laskevasi?
Hehheh.... sitä mitä avaaja ei itse osannut 😁.
Tiheys pienenee, lämmin ilma nousee ylös ja luo nostetta.
Hyvä.
Siis ainemäärä pysyy samana mutta vie vaan isomman tilavuuden.
"Jos ilma on kuivaa (0 °C) ja paineen oletetaan pysyvän samana, 50 ° C lämpötilan muutos vaikuttaa tiheyteen seuraavasti: 1,293 - - > 1,092 kg/m3."
On suljettu venyvä pallo, jossa on 1,293 kiloa ja siis 1,0 m3 ilmaa (0 °C) Lämmitetään ilmaa, jolloin sen ainemäärä (massa) pysyy samana, mutta sen viemä tilavuus kasvaa suhteessa 1,293/1,092 = 1,184 eli pallon tilavuus on lämmityksen jälkeen 1,184 m3.
Pallon noste vastaa 184 litraa ilmaa, kun ympäristön lähtölämpötila on 0 °C. 184 litraa syrjäytettyä ilmaa painaa 238 grammaa.
Pallo siis kykenisi nostamaan 238 gramman kuorman, jossa on mukana pallon oma massa.
Lasku on muuten ok, mutta kaasu oletettiin olevan happea tiheydeltään 1,3 kg/m³, jolloin sen lämpötilan on oltava +23 C, ja tulos 220 g.
Niin ja pallon ei tarvitse olla venyvä, sisällön tiheys muuttuu saman verran ylimääräisen tilavuuden purkautuessa pallon ulkopuolelle.
Kuumailmapallossa ei käytetä happea. Kyseessä on pallo, joka täytetään kaasulla, jonka lämpötila on T1 tai T2.
Noste on riippuvainen tilavuudesta, ja ellei tilavuus voi muuttua, nostevoimaa karkaa ylivuotona. Samalla karkaa ainetta ja massaa ja noste pienenee.
Sisällön tiheydellä ei ole mitään vaikutusta nosteeseen.
Nosteen suuruus riippuu sekä tilavuudesta, että ulkopuolella olevan kaasun tiheydestä Archimedeen lain mukaisesti.
Kyseessä on kuumailmapallo, sellaiset täytetään kuumalla ilmalla ja palokaasuilla, ei hapella.
Tehtävänannossa mainittu happi on mitä ilmeisimmin pallon ulkopuolella, ei sisäpuolella.
Kuumailmapallo on siis sijoitettuna happisäiliön sisälle. Jää kuitenkin 2 vaihtoehtoa:
1) happisäiliö on myös painesäiliö
2) happisäiliössä on varoventtiili, mikä pitää paineen vakiona vaikka säiliötä kuumennettaisiin.
Kuumailmapallon tilavuutta ei kerrota, mutta sen on tietysti oltava happisäiliötä pienempi, että se jälkimmäisen sisälle mahtuu.
Eikä pienene, vaan noste pysyy vakiona kun ulkoisen kaasun tiheys ja pallon tilavuus ovat vakioita.
Mikä estää tavallisen ilmapallon nousemisen yläilmoihin? Itse pallon massa.
Jos pallon tilavuus on vakio ja kiinteä, merkitystä ei ole ilmapallon sisältämän ilman lämpötilalla - nostetta ei voi muodostua, jos ilman määrä (massa) pysyy muuttumattomana. Kuuman ilman aiheuttama noste edellyttää, että tiheys sekä tilavuus voivat muuttua. Jos vain pallon paine kasvaa, tilavuus, tiheys ja massa ovat ennallaan.
Kun alaspäin vajottava painovoima ja kappaletta kohottava noste ovat yhtä suuret, kappale leijuu. Heliumpallo nousee yläilmoihin, koska pallo sisältöineen painaa vähemmän kuin ympäröivä ilma.
Kokeillaanpas osaatteko ratkaista tämän:
"Montako 20 litran heliumpalloa tarvitaan nostamaan 80 kg massainen ihminen ilmaan? Heliumin tiheys on 0,16 kg/m³ ja ilman tiheys 1,20 kg/m³. Yhden pallon kuoren massa on 8 grammaa."
Tarvitaan 77 kuutiota heliumia, jotta voidaan nostaa 80 kiloa ilmaan. Tarvitaan siis noin 6020 palloa, jotka painavat kuitenkin itse 48,16 kiloa. Pitää siis nostaa yhteensä 125,16 kiloa kuormaa.
Tarkastus. 6020 pallon tilavuus on 120,4 kuutiota, joka luo 125,22 kilon nosteen.
Tarvitaan 6020 heliumpalloa, jotka nostavat 80 kilon hyötykuorman ja itsensä.
ei ihan mennyt oikein!
Hyvä juttu.
Oikea vastaus on 12 palloa.
12 palloa on hyvä arvaus, mutta väärä vastaus.
Yksi 20 litran heliumpallo luo 12,8 grammaa nostetta, kun kuoren paino huomioidaan.
80 kiloa tarvitsee silloin noustakseen 6250 palloa.
nyt tuli oikea vastaus, tosin miten se tuli, niin sitä ei näy!
Arvaamalla ja tuurilla.
Tiedätkö sinä, mistä se tulee? Jos tiedät, niin kerro muille.
Toki tiedän, mutta sitä ennen innokkaille laskijoille vielä toinen tehtävä nosteesta:
"Heliumpallon halkaisija on 10 m ja ilman tiheys on 1,16 kg/m3. Pallon rakenteiden ja kuorman yhteinen massa on 200 kg. Kun pallo päästetään irti, niin kauanko pallolla kestää nousta 100 metriä, kun vielä heliumin tiheys on 1/7 osa ilman tiheydestä?"
Ilmanvastus, tuulet yms. joutavat seikat jätetään huomioimatta!
Boring! Kuka jaksaa lukion tehtäviä täällä?
Tuossa yllähän se on jo laskettu.
Tarvitaan 76,9 kuutiota heliumia, jotta voidaan nostaa 80 kiloa ilmaan. Tämä ei riitä koska kuoret painavat. Tarvitaan siis 6250 palloa, jotka painavat kuitenkin itse 50 kiloa. Pitää nostaa yhteensä 130 kiloa kuormaa.
Tarvitaan 6250 heliumpalloa, jotka nostavat 80 kilon hyötykuorman ja itsensä eli 130 kiloa.
Kyse on vain ilman ja heliumin tiheyseroista sekä nostettavasta massasta: noste vastaan painovoima.
eli et osaa!
Sinä kopioit lukion tehtävät, mutta et kykene vastaamaan itse niihin. 😆
Lasketaan nyt ensin vaikka yhden pallon sisällä olevan heliumkaasun massa. → massa m = rV = 0,16*0,02 = 0,0032 kg (3,2 grammaa). Yhden pallon kokonaismassa on siten 0,0112 kg ja paino 0,109872 N. Yhteen palloon kohdistuva noste on rgV = 1,2*9,81*0,02 = 0,23544 N. Nettovoimaksi ylöspäin tulee siten 0,23544 – 0,109872 = 0,125568 N per pallo. Nostettava lisäkuorma on 80*9,81 = 784,8 N, joten palloja tarvitaan kaiken kaikkiaan
→ 784,8 / 0,125568 = 6250 kpl
Palloon kohdistuva noste on N = 1,16*9,81*pii*10³/6 = 5958 N. Rakenteiden ja kuorman painovoima on puolestaan G1 = mg = 200*9,81 = 1962 N. Pallossa olevan heliumin massa on
1,16/7*pii*10³/6 = 86,8 kg ja sen painovoima on G2 = 851 N. Edellisten voimien erotus on se nettovoima, jolla palloa ikään kuin ”nostetaan” ylöspäin → N – G1 – G2 = 5958-1962-851 = 3145 N.
Newtonin II-laki: F = ma → a = F/m = 3145/(200+86,8) = 11,0 m/s² ylöspäin. Toisaalta h = ½at², joten aika 𝑡 =sqrt(2*100/11) = 𝟒, 𝟑 s
Kuumailmapallon nostovoima laskuri kaavoineen,,,
https://www.engineeringtoolbox.com/hot-air-balloon-lifting-force-d_562.html
"Kyse on vain ilman ja heliumin tiheyseroista sekä nostettavasta massasta: noste vastaan painovoima."
Tässähän se oli helposti sanottu.
niin on, mutta kuten varmaankin huomasit, niin vastauksen saaminen vaatii myös hieman laskemista, mikä sinulta puuttui
Se vaatii pelkkää päässä laskemista, kaikki muu on turhaa. Helppo periaate, helppo lasku.
Tässä oli helpoin lasku.
Yksi 20 litran heliumpallo luo 12,8 grammaa nostetta, kun kuoren paino huomioidaan.
80 kiloa tarvitsee silloin noustakseen 6250 palloa.
Entäs jos käyttääkin oikein kuumaa Heliumia.
Heliumin tiheys on 0.1752 kg/m3 kun lämpötila on 0 astetta C.
Heliumin tiheys on 0.1298 kg/m3 kun lämpötila on 100 astetta C.
Käy sillä tavalla, että kuuma heliumpallo nousee nopeasti, mutta jäähtyessään pallo menee kasaan ja noste pienenee. Toisaalta, vaikkapa foliopallo pysyy ehjänä ja repeämättä korkeammalle kun ympäristön ilmanpaine laskee.
Tässä teille heliumpalloilla lentämistä,,,
https://www.youtube.com/watch?v=pCkgAelO3og
Nerokasta, rohkeaa ja aivan pähkähullua!
Eihän tuossa heliumpallolla lennetä vaan nojatuolilla ja veneellä.
Aivan kuten autokin kulkee istuimilla ja kumipyörillä, ei sähköllä tai bensiinillä.