Какой из газов, находящихся в списке, должен быть использован для наполнения воздушного шара: сернистый газ, азот

Для того чтобы определить, какой из газов – сернистый газ, азот или гелий – следует использовать для наполнения воздушного шара, нам нужно рассмотреть свойства этих газов и их влияние на объем и плотность воздушного шара.

Сернистый газ (SO2) – это газ с характерным запахом, который образуется при сжигании серы. Он является тяжелым газом и имеет высокую плотность. Поэтому использование сернистого газа может привести к тому, что воздушный шар будет слишком тяжелым и не сможет подняться в воздух.

Азот (N2) – является одним из основных компонентов атмосферы Земли и является достаточно легким газом. Однако, чтобы воздушный шар мог подняться, необходим газ с еще меньшей плотностью.

Таким образом, наиболее подходящим газом для наполнения воздушного шара является гелий (He). Гелий имеет очень низкую плотность, и поэтому воздушный шар, наполненный гелием, становится легким и может подняться в воздух.

Для подтверждения ответа проведем расчеты, используя закон Архимеда и соотношение плотности газа:

$$F_{\text{{Арх}}}={\rho }_{\text{{возд}}}\cdot V_{\text{{шара}}}\cdot g$$

где $F_{\text{{Арх}}}$ – архимедова сила, зависящая от разности плотности газа и плотности воздуха, ${\rho }_{\text{{возд}}}$ – плотность воздуха, $V_{\text{{шара}}}$ – объем шара и $g$ – ускорение свободного падения.

Из этого соотношения видно, что давление воздуха и плотность воздуха влияют на способность воздушного шара подняться.

Теперь проведем расчеты для наших газов.
Плотность воздуха примем равной $1,2{\text{{кг/м}}}^3$, ускорение свободного падения $g=9,8{\text{{м/с}}}^2$, а объем воздушного шара $V_{\text{{шара}}}=1{\text{{м}}}^3$ для простоты вычислений.

Плотность сернистого газа составляет около $2,9{\text{{кг/м}}}^3$.
Подставим все значения в формулу Архимеда:

$$F_{\text{{Арх}}}=(2,9-1,2)\cdot 1\cdot 9,8=11,66\text{{Н}}$$

Теперь рассмотрим плотность азота, которая составляет около $1,25{\text{{кг/м}}}^3$.
Подставим значения в формулу Архимеда:

$$F_{\text{{Арх}}}=(1,25-1,2)\cdot 1\cdot 9,8=0,49\text{{Н}}$$

Наконец, плотность гелия составляет около $0,18{\text{{кг/м}}}^3$.
Подставим значения в формулу Архимеда:

$$F_{\text{{Арх}}}=(0,18-1,2)\cdot 1\cdot 9,8=-9,23\text{{Н}}$$

Таким образом, наше решение подтверждается расчетами. Лучшим газом для наполнения воздушного шара является гелий, так как он обладает наименьшей плотностью и позволяет шару подняться в воздух.