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Hola a todos, aquí tenemos otro problema:

Un globo de helio se utiliza para elevar una carga de 110 N. El peso de la cubierta del globo es de 50 N y su volumen cuado está totalmente hinchado es de 32 m³. La temperatura es de 0ºC y la presión atmosférica es de 1 atm. El globo se infla con el gas helio suficiente para que la fuerza neta sobre él y su carga sea de 30 N.

Nota: despreciar los cambios de temperatura con la altura.

a) ¿Cuantos moles de gas helio contiene el globo?
b) ¿A qué altura el globo estará completamente hinchado?
c) ¿Alcanzará el globo la altura a la cual está completamente hinchado?
d) Si la respuesta c) es afirmativa, ¿Cuál será la altura máxima alcanzada por el globo?

Resultados: a) 776,   b) 4,84 Km ,  c) Si,   d) 6 Km.

Problema correspondiente al tema: Temperatura y Principio Cero de la Termodinámica.

Gracias.

Falta, como datos, las densidades del aire y helio a esta T.
También cómo cambia la P atm con la altura (según modelo)

El empuje tendrá que ser 190 + ρ' g V = ρ g V

peso carga+peso globo+resultante+peso helio interior = peso aire desalojado

ρ' densidad del He y ρ la del aire

V = 190/[g·(ρ - ρ')]

Dividiendo entre 22,4 litro/mol, obtendrás el número de mole (debes poner el V en litros)

Es extraño, me sale aprox. 425,6 litro tomando datos de internet.

dens. aire= 1,125 kg/m³
dens. He = 0,1086 kg/m³

Tomando esos datos sale 851 mole (19 m³)

más o menos sale. Hay que ver con qué datos ha resulelto el problema el libro.

Para saber dónde estará totalmente hinchado hay que despejar ρ de la expresión:
V = 190/[g·(ρ - ρ')]  y ver a qué altura tiene esa densidad con V máx.

Si puedes pon todos los datos que conozcas del problema.

Hola:

La primera parte me sale:

F_neta= Empuje - ρ_o V_o g - carga - peso cubierta

30 N = (1,293 Kg/m₃ - 0,17857 Kg/m₃ ) V g - 110 N - 50 N

Empuje=ρ_l V_l g

ρ_helio= 0,17857 Kg/m₃
ρ_aire= 1,293 Kg/m₃

V= volumen buscado.

V= 17,39 m³

m_helio= ρ_o V_o = 3,10 Kg


Nº de moles = m / masa molar = 3,10 / 0,004 = 776 moles

El segundo apartado lo haría del modo siguiente:


P·V=n R T

P = 776·0,082·273/32000 = 0,542 atm


Sabiendo la presión podemos calcular la altura por

P=Po·e^{-M·g·h/R·T}

Mira a ver si van los tiros por ahí...

¿te dan la masa molecular (media) del aire? (he encontrado 28,9 g/mol)

Haciéndolo como te he explicado sale (aplicando Log neperianos):

L P = -M·g·h/R·T

ya que L Po = L 1 = 0

Tomando R = 8,31 J/K·mol y M=0,0289 kg/mol

depejando h queda h=4893,4 m = 4,89 km

Para el último apartado se debe considerar que no asciende más (altura máxima) donde el empuje valga 150 N (peso) + peso helio (32 m³)

E = 150 + ρ_helio·g·32