Fråga 15, prov år 2019: Ballong fylld med helium ska lyfta 1 ton
Hej! Behöver hjälp med fråga 15 från fysikprovet 2019. Kommer väldigt lite ihåg hur man beräknar när det kommer till lyftkraft. Hur ska jag gå tillväga i uppgiften? Vart ska jag börja?
"15. Hur stor volym behöver en ballong fylld med helium ha för att kunna lyfta 1 ton? (Helium har atommassa 4 u, luft kan betraktas som en gas med molekylmassa c:a 29 u.)"
Tack :)
Du kan börja med att fundera på en vanlig leksaksheliumballong. Varför går den upp?
För att helium är lättare (har lägre densitet) än luft?
Ja. Och uppgiften ger information om detta.
Ja det förstår jag men vart ska jag börja räkna?
Formeln för lyftkraft ges i detta fall av
pvg där
p = densitet av undanträngd vätska (det utanför ballongen - det innanför)
v = obekant
g = 9.82
Sedan vill du att lyftkraften ska vara detsamma som tyngden av 1 ton dvs 1000g
pvg = 1000g
pv = 1000
Kan du lösa ut resten nu?
Tack! Hur räknar jag ut vad p är för såväl helium/luft?
Lufts densitet vet du är 1-1.2. Jag tror det står vid alla konstanterna längst ner på provsidan. Helium vet jag bara är 0.1778kg/m^3 från tidigare.
WannabeFysiker skrev:Tack! Hur räknar jag ut vad är för såväl helium/luft?
Lättare att räkna ut hur många mol behövs för att lyfta 1000 kg.
Sedan drar du till minnes eller slår upp molvolym för en ideal gas.
WannabeFysiker skrev:Tack! Hur räknar jag ut vad p är för såväl helium/luft?
Densitet för gaser är proportionellt med dess molmassa, och i förlängning atom/molekylmassa.
Volymen för 1 mol gas är ungefär 25 liter. Medelmolmassan för luft är 29 g/mol (lite tyngre än en kvävemolekyl) och molmassan för helium är 4 g/mol. En ballong som har volymen 1 kubikmeter rymmer alltså 40 mol gas. "40 mol luft" skulle ha massan 1 160 g, och 40 mol helium väger bara 160 g. En heliumballong med volymen 1 kubikmeter orkar alltså lyfta 1 kg - det känns ganska lite.
