Какова сила подъема шара, который имеет объем 100м3 и заполнен водородом? Можно пренебречь массой оболочки

Чтобы найти силу подъема шара, который заполнен водородом, нам необходимо использовать принцип Архимеда. Этот принцип гласит, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует сила, равная весу вытесненной им жидкости или газа.

В данной задаче шар заполнен водородом, поэтому нам нужно найти вес вытесненного водородом воздуха.

Сила подъема можно найти следующим образом:

1. Найдем массу водорода в шаре. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа, где PV = nRT. Зная, что объем шара составляет 100 м3, и предполагая нормальные условия температуры и давления (0 °C и 1 атм), мы можем рассчитать количество вещества (n) водорода в шаре.

Объем водорода в шаре:
\[V = 100 \, \text{м}^3\]

Количество вещества водорода:
\[n = \frac{PV}{RT}\]

Здесь P - давление, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в кельвинах. Мы примем P = 1 атм, R = 0.0821 атм * м3 / (моль * К), а T = 273 К (0 °C).

2. Найдем массу вытесненного воздуха. Для этого нам нужно знать плотность воздуха и объем вытесненного воздуха, которой равен объему шара.

Плотность воздуха:
\[\rho = 1.225 \, \text{кг/м}^3\]

Масса вытесненного воздуха:
\[m = \rho \cdot V\]

3. Наконец, найдем силу подъема с использованием известных масс водорода и вытесненного воздуха. В данном случае сила подъема равна разности масс вытесненного воздуха и водорода, умноженной на ускорение свободного падения (g ≈ 9.8 м/с²).

Сила подъема:
\[F = (m_{\text{воздуха}} - m_{\text{водорода}}) \cdot g\]

Теперь приступим к вычислениям:

1. Рассчитаем количество вещества водорода:
\[n = \frac{PV}{RT} = \frac{(1 \, \text{атм}) \cdot (100 \, \text{м}^3)}{(0.0821 \, \text{атм} \cdot \text{м}^3 / (\text{моль} \cdot \text{К})) \cdot 273 \, \text{К}}\]

2. Рассчитаем массу вытесненного воздуха:
\[m = \rho \cdot V = (1.225 \, \text{кг/м}^3) \cdot (100 \, \text{м}^3)\]

3. Рассчитаем силу подъема:
\[F = (m_{\text{воздуха}} - m_{\text{водорода}}) \cdot g\]

Примечание: в данной задаче можно пренебречь массой оболочки, которая не влияет на силу подъема.

Когда вы соедините все вышеуказанные шаги, вы получите подробное решение задачи о силе подъема шара, заполненного водородом, объемом 100 м3.