Согласно уравнению Менделеева Клапейрона P·V=(m/µ)·R·T Когда шар заполнен Гелием с молекулярным весом 4 г/моль P·V1=(m1/4)·R·T1 Этот же объем шара вытесняет воздух с молекулярным весом 29 г/моль P·V1=(m2/29)·R·T1 m2-m1=25·P·V1/(R·T1) Это и есть масса, которую может поднять шар, наполненный Гелием 2200=25·P·V1/(R·T1) P·V1/R=2200·T1/25 P·V1/R=88·T1 Когда шар заполнили горячим воздухом P·V1=(m3/29)·R·T2 m2-m3=29·(P·V1/R)·(1/Т1-1/Т2) m2-m3=29·88·T1·(1/Т1-1/Т2) m2-m3=2552·(1 -Т1/Т2) Т1=27°С=300 К Т2=75°С=348 К m2-m3=2552·(1 -300/348) m2-m3=352 кг Шар наполненный нагретым до 75°С воздухом поднимет 352 кг
Рассмотрим пузырек, возникающий около горячего дна. Увеличиваясь в объеме, пузырек увеличивает площадь своего соприкосновения с еще недостаточно прогревшейся водой. В результате воздух и пар внутри пузырька охлаждаются, их давление уменьшается, и тяжесть слоя воды "захлопывает" пузырек. В этот момент закипающая вода издает характерный шум. Он возникает из-за ударов воды о дно сосуда там, где захлопываются пузырьки.
При приближении температуры нижних слоев воды к 100 °С давление внутри пузырьков сравнивается с давлением, существующим вокруг них, после чего пузырьки начинают расширяться. С увеличением объема пузырьков растет и действующая на них выталкивающая (архимедова) сила. Под действием этой силы наиболее крупные пузырьки отрываются от стенок сосуда и поднимаются вверх. Если верхние слои воды еще не успели нагреться до 100 °С, то в такой (более холодной) воде часть водяного пара внутри пузырьков конденсируется и уходит в воду; пузырьки при этом сокращаются в размерах, и сила тяжести заставляет их снова опускаться вниз. Здесь они опять увеличиваются и вновь начинают всплывать вверх. Попеременное увеличение и уменьшение пузырьков внутри воды сопровождается возникновением в ней характерных звуковых волн: закипающая вода «шумит».
Когда вся вода прогреется до 100 °С, поднявшиеся наверх пузырьки уже не сокращаются в размерах, а лопаются на поверхности воды, выбрасывая пар наружу Возникает характерное бульканье .
P·V=(m/µ)·R·T
Когда шар заполнен Гелием с молекулярным весом 4 г/моль
P·V1=(m1/4)·R·T1
Этот же объем шара вытесняет воздух с молекулярным весом 29 г/моль
P·V1=(m2/29)·R·T1
m2-m1=25·P·V1/(R·T1)
Это и есть масса, которую может поднять шар, наполненный Гелием 2200=25·P·V1/(R·T1)
P·V1/R=2200·T1/25
P·V1/R=88·T1
Когда шар заполнили горячим воздухом
P·V1=(m3/29)·R·T2
m2-m3=29·(P·V1/R)·(1/Т1-1/Т2)
m2-m3=29·88·T1·(1/Т1-1/Т2)
m2-m3=2552·(1 -Т1/Т2)
Т1=27°С=300 К
Т2=75°С=348 К
m2-m3=2552·(1 -300/348)
m2-m3=352 кг
Шар наполненный нагретым до 75°С воздухом поднимет 352 кг