asd

(Có bao nhiêu heli trong zeppelin của chúng ta?) – Làm thế nào để tính khối lượng mà một lực nhất định có thể mang theo?

Bố tôi và anh trai tôi đang xây dựng một zeppelin. Tôi học hóa học và có thể thực hiện một số phép tính (tôi nghĩ) mà họ cần. Họ hỏi tôi rằng họ cần bao nhiêu heli cho một khối lượng nhất định. Đầu tiên tôi bắt đầu tính thể tích của 200 g heli ở 1 ° C và áp suất 1017 hPa (các điều kiện mà họ hiện đang làm việc). Tôi đã tính toán thể tích này bằng cách sử dụng định luật khí lý tưởng. Sau đó tôi cắm nó vào công thức để tính độ nổi. (F = V * rho * g) Điều này cho tôi kết quả là 1,95795 N. Giả sử điều này là đúng, chúng có thể bay lên với khối lượng bao nhiêu?

Người hỏi: Amber, 19 tuổi

Câu trả lời

Amber thân mến,

Bạn đang đi đúng hướng (một lỗi đã len lỏi vào tính toán của bạn ở đâu đó trên đường đi).

Bước 1: Khối lượng chiếm 0,2kg Helium.

– Định luật Khí lí tưởng: p * V = n * R * T

  • p: áp suất tính bằng Pascal (101700 Pa hoặc 101700 N / m²)
  • V: khối lượng tìm kiếm trong m³
  • n: lượng khí tính bằng mol. (Hêli là khí quý đơn nguyên tử nên phân tử khí gồm 1 nguyên tử He. Từ bảng tuần hoàn ta được 1mol Khí Hêli nặng 4,002602 gam. 200 gam Hêli tương ứng với 49,9675 mol )
  • R: hằng số khí: 8,314472 J / (K * mol)
  • T: nhiệt độ tính bằng Kelvin (1 ° C = 1 + 273,15 = 274,15K)

Đưa p về phía bên phải để có n * R * T / p và sau đó ta tính được V = 1,1199m³.

Bước 2 Nâng cao

– Đây là thể tích không khí bị đẩy đi và do đó tạo ra lực hướng lên thông qua định luật Archimedes: F = rho * g * V

  • rho: tỷ trọng của không khí (để đơn giản, tôi lấy giá trị ở 0 ° C và 1 khí quyển = 101300 Pa ==> 1,293 kg / m³)
  • g: gia tốc trọng trường (9,81 m / s²)
  • V: thể tích dịch chuyển (1,1199m³)

Điều này tạo ra một lực nâng 14,2052 N.

Bước 3 Gravity -> Zeppelin nổi

– Lực hấp dẫn là lực sẽ chống lại lực hướng lên trên và được cho bởi F = m * g

  • g: gia tốc trọng trường (9,81 m / s²)
  • m: khối lượng của zeppelin

Zeppelin sẽ nổi nếu F được tính ở bước 2 chính xác bằng giá trị này ở bước 3. Vì vậy, chúng ta nhận được:

  • 14,2052 N = m * 9,81m / s²
  • m = 1,4480kg

Đây là tổng khối lượng của khí zeppelin + heli của bạn. Nói cách khác, miễn là zeppelin đầy đủ của bạn nhẹ hơn 1,2480kg thì nó sẽ tăng lên. Nặng hơn không nâng lên khỏi mặt đất, và chính xác khối lượng này, nó sẽ không bay lên cũng không rơi xuống mà lơ lửng một cách hoàn hảo. (Do sai số làm tròn và tính gần đúng, điều này rất khó để tính gần đúng, nhưng nếu độ lệch đủ nhỏ, quá trình đi lên hoặc đi xuống sẽ chậm đến mức giống như thể zeppelin đang trôi nổi).

Chúc may mắn với zeppelin.

Trả lời bởi

dr. Danny Vanpoucke

Nghiên cứu vật liệu tính toán

Đại học Hasselt
Tòa nhà cơ sở của Đại học Agoralaan D BE-3590 Diepenbeek
http://www.uhasselt.be/

Recent Articles

spot_img

Related Stories

Stay on op - Ge the daily news in your inbox