Termodynamiikan tehtävä

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Osaisko joku auttaa tehtävän tekemisessä. 2 tuntia koittanut jo itse värkätä:

Säähavaintopallo täytetään heliumkaasulla siten, että sen lakikorkeus on 10 km. Tässä korkeudessa vallitsevat seuraavat olosuhteet: paine 30 kPa ja lämpötila -50 'C. Pallon massa on 50 g ja pallon sisä- ja ulkopuolella vallitsee sama paine. Kuinka suuri on tarvittavan heliumkaasun massa? Ilman tiheys kyseisellä korkeudella vallitsevissa olosuhteissa on 0.30 kg/m^3.

Tuo pallo on siis mun mielestä nosteen ja pallon+heliumkaasun painon kanssa tasapainossa mutta sen helium kaasun massan laskeminen ei onnistu!

Laitan vastauksen sitten jos joku koittaa ratkaista.

Sivut

Kommentit (16)

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26870
Liittynyt16.3.2005
ossi os Bourne

Tuo pallo on siis mun mielestä nosteen ja pallon+heliumkaasun painon kanssa tasapainossa mutta sen helium kaasun massan laskeminen ei onnistu!

Laitan vastauksen sitten jos joku koittaa ratkaista.

No miksei se onnistu? Kerro mitä olet tehnyt, niin katsotaan mikä menee pieleen.

Pallo on tasapainossa, kun sen massa on sama kuin sen syrjäyttämän ilman massa. Massat saat helposti niistä peruskaavoista, pV=NRT jne.

Vierailija

pV=nRT

n=m/M

m = (30 000 Pa * V * 0.004 kg/mol)/(8.3145J/molK * 223 K)

V:n olen koittanut saada yhtälöstä G(pallo) + G(helium) = N(ilma)

m(pallo) * g + p(tiheys)(helium) * V = pVg
josta
V = 0.050kg/(0.30kg/m^3 - 0.178kg/m^3) en tosin oo varma tosta heliumin tiheydestä..

Ensin laskin silleen että noste olisi yhtä suuri kuin tuo pelkän pallon painovoima jolloin V olisi 1/6 m^3 ja sitten m=pVM/RT kaavasta massaksi tuli 11g. Oikea vastaus on 14g.

Vierailija
ossi os Bourne
pV=nRT

n=m/M

m = (30 000 Pa * V * 0.004 kg/mol)/(8.3145J/molK * 223 K)

V:n olen koittanut saada yhtälöstä G(pallo) + G(helium) = N(ilma)

m(pallo) * g + p(tiheys)(helium) * V = pVg
josta
V = 0.050kg/(0.30kg/m^3 - 0.178kg/m^3) en tosin oo varma tosta heliumin tiheydestä..

Ensin laskin silleen että noste olisi yhtä suuri kuin tuo pelkän pallon painovoima jolloin V olisi 1/6 m^3 ja sitten m=pVM/RT kaavasta massaksi tuli 11g. Oikea vastaus on 14g.


Heliumin tiheys todellakin mättää. Tuo lukema pitää paikkansa NTP:ssä (p=1,0 bar ja T=273,15 K). Painehan sinulla oikeasti on 30 kPa lämpötila 223 K.

Vierailija
ossi os Bourne
Tuo tehtävä pitää luultavasti laskea ilman heliumin tiheyttä kun sitä ei ole annettu.
Koulumatikkaa. Joopa.
Kaiva se hiton Heliumin tiheys ja pyörittele niitä kaavoja, jos vaikka voit sitten jättää sen pois ja orjallisesti noudattaa koululogiikkaa.

Vierailija

Ette näköjään tiedä aiheesta mitään.

Helium on 2-atominen naurettavan pieni molekyyli, joka vuotaa pallon läpi tuosta noin vaan.

Vierailija
ossi os Bourne
Tuo tehtävä pitää luultavasti laskea ilman heliumin tiheyttä kun sitä ei ole annettu.

Itse kyllä laskin heliumin tiheyden 10 km korkeudessa, mutta voi sen kiertääkin. Joka tapauksessa käytin seuraavia luonnonlakeja ja määritelmiä:
1) Ideaalikaasulaki
2) Tiheyden määritelmä
3) Nosteen määritelmä (noste = syrjäytetyn ilmamäärän paino)
4) Tasapainotilassa [kappaleen noste] = [kappaleen paino]
4a) Kappaleen paino = pallon paino + heliumin paino

Ja vastaukseksi tuli todellakin se 14g.

Vierailija
oge
Ette näköjään tiedä aiheesta mitään.

Helium on 2-atominen naurettavan pieni molekyyli, joka vuotaa pallon läpi tuosta noin vaan.


Pysyyhän se helium kohtuullisen pitkään ihan tavallisessa vappupallosakin, ennen kuin "lurpahtaa". Ja kyllä se säähavaintopalloissa käytettävä kaasu on vetyä tai heliumia. Vety on käsittääkseni yleisempi.

Vierailija
Kale
oge
Ette näköjään tiedä aiheesta mitään.

Helium on 2-atominen naurettavan pieni molekyyli, joka vuotaa pallon läpi tuosta noin vaan.


Pysyyhän se helium kohtuullisen pitkään ihan tavallisessa vappupallosakin, ennen kuin "lurpahtaa". Ja kyllä se säähavaintopalloissa käytettävä kaasu on vetyä tai heliumia. Vety on käsittääkseni yleisempi.

Miten "lurpahtaminen" liittyy paineeseen tai lämpötilaan ?

Sehän on kerrasta poikki. Kun on raskaampaa kuin ilma niin tippuu. Sitä ennen kohoaa. Käytös ei kerro vuodosta suoranaisesti.

Vierailija
oge
Miten "lurpahtaminen" liittyy paineeseen tai lämpötilaan ?

Tässä oli tarkoitus vaan se, että ei se helium ihan suhinalla tule pallosta ulos tule, vaan se kestää sen verran pitkään, ettei sitä tässä laskussa tarvitse ottaa huomioon.

oge
Sehän on kerrasta poikki. Kun on raskaampaa kuin ilma niin tippuu. Sitä ennen kohoaa. Käytös ei kerro vuodosta suoranaisesti.

No niin tietysti! Pitää tietysti muistaa, että ilman tiheys kasvaa maata kohti tultaessa, joten hyvin hitaasti ne pallot sieltä alas tulevat. Pallot hakevat itsensä aina tasapainoasemaan, missä noste=paino. Jos noste ei missään korkeudessa riitä, niin sitten alas tumps!

Vierailija

Riippuu pallon tilavuudesta suhteessa kaasun määrään, mitä tapahtuu. Jos kaasu ei pääse laajenemaan se tuota nostetta.

Sitten vielä auringon pahus lämmittää palloa. Virtaukset vievät sitä minne sattuu.

Vierailija

Stokes flow tilannetta ei realistinen sääpallo saavuta ikinä.

Ilmakehässä on sen verran vertikaalivirtauksia. Termiikkejä ja matalan taajuuden turbulenssia.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26870
Liittynyt16.3.2005
ossi os Bourne
Tuo tehtävä pitää luultavasti laskea ilman heliumin tiheyttä kun sitä ei ole annettu.

Kyllä tuon tason termodynamiikan kursseilla annetaan se ideaalikaasun moolitilavuus, ja sen käyttöä odotetaan. Siitä voi laskea tiheyden, kun tunnetaan moolimassa.

Vierailija

Kuinka monta kaasulla täytettyä vappupalloa tarvitaan nostamaan (ns. normaali aikuinen) ihminen ilmaan (uusi Trivial kysymys)?

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat