Каким газом из аргона, кислорода или гелия следует заполнить шар для воздухоплавания? Подтвердите свою рекомендацию

Тема урока: Заполнение шара для воздухоплавания

Пояснение:
Для заполнения шара для воздухоплавания наиболее подходящим газом является гелий. Его использование обусловлено несколькими факторами. Во-первых, гелий – самый легкий газ известный человечеству и обладает достаточно низкой плотностью. Таким образом, шар, заполненный гелием, становится легким и способен подниматься в воздухе. Во-вторых, гелий является инертным газом, то есть не образует взрывоопасных смесей с воздухом. Это делает его безопасным для использования в шарах.

Расчеты, подтверждающие рекомендацию по использованию гелия, основаны на отношении плотности газа к плотности воздуха. Для аргон, кислорода и гелия плотности соответственно составляют около 1,8 кг/м³, 1,4 кг/м³ и 0,18 кг/м³. Плотность воздуха приближается к 1,2 кг/м³. Путем сравнения этих значений можно утверждать, что шары, заполненные аргоном или кислородом, будут иметь плотность, близкую к плотности воздуха, что затруднит их подъем. В то же время, шар, заполненный гелием, будет значительно легче воздуха, что позволит ему взлететь.

Например:
Запишем плотности аргон, кислород и гелий:
- Аргон: 1,8 кг/м³
- Кислород: 1,4 кг/м³
- Гелий: 0,18 кг/м³

Плотность воздуха: 1,2 кг/м³

Сравнивая данные значения, можно увидеть, что гелий имеет наименьшую плотность, что делает его наиболее подходящим для заполнения шара для воздухоплавания.

Совет:
Для лучшего понимания этой темы, рекомендуется изучить основные свойства газов, такие как плотность, инертность и взаимодействие с окружающей средой. Также полезно познакомиться с историей воздухоплавания и различными видами шаров, чтобы более полно представить себе применение гелия в данной области.

Закрепляющее упражнение:
У шара для воздухоплавания объемом 3 м³ масса составляет 25 кг. Какую плотность имеет газ внутри шара? Каким газом, из аргон, кислород или гелий, является этот газ? (Подсказка: используйте плотность газов, указанные в объяснении)

Предмет вопроса: Заполнение шара для воздухоплавания газом

Пояснение:
Для заполнения шара для воздухоплавания правильным газом, необходимо учитывать несколько факторов. Аргон, кислород и гелий - это газы, которые широко используются в промышленности и научных исследованиях. Однако, в данном случае лучше всего использовать гелий.

Гелий - самый легкий инертный газ, который обладает сниженной плотностью и высокой плавучестью в воздухе. Это означает, что гелий обеспечивает оптимальное поднятие шара в воздух. Кипение гелия происходит при очень низкой температуре, поэтому находится в газообразном состоянии при обычных температурах и может быть безопасно использован для заполнения шара.

Расчеты, подтверждающие рекомендацию использования гелия, заключаются в определении объема шара и его грузоподъемности. Объем шара может быть определен по формуле V = 4/3 * π * r^3, где V - объем, π - число "Пи", r - радиус шара. Грузоподъемность шара зависит от объема шара и плотности газа, и может быть вычислена по формуле M = V * ρ, где M - грузоподъемность, V - объем, ρ - плотность газа.

Доп. материал:
Предположим, нам задан шар радиусом 3 метра. Чтобы определить объем шара, мы можем использовать формулу V = 4/3 * π * 3^3 = 113.1 м^3. Затем, для расчета грузоподъемности шара, мы должны узнать плотность газа, который мы собираемся использовать. Плотность гелия при нормальных условиях составляет около 0.1785 кг/м^3. Подставив значения в формулу M = V * ρ, получаем M = 113.1 * 0.1785 = 20.18 кг. Таким образом, грузоподъемность шара составляет около 20.18 кг.

Совет:
Для лучшего понимания и запоминания материала о заполнении шара для воздухоплавания рекомендуется ознакомиться с теорией плавучести и газовыми законами. Понимание понятий объема, плотности и грузоподъемности также будет полезным для решения подобных задач.

Дополнительное упражнение:
Определите объем и грузоподъемность шара радиусом 5 метров, заполненного гелием при плотности газа 0.1765 кг/м^3.