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Volumen mittels Auftrieb berechnen?
 
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Miiroo
Gast





Beitrag Miiroo Verfasst am: 28. Nov 2022 18:10    Titel: Volumen mittels Auftrieb berechnen? Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hi, ich komme nicht weiter bei folgender Aufgabe:

Auf einer Forschungsstation soll die Atmosphäre bis in 20 km Höhe untersucht werden. Der Wetterballon wiegt mit Geräten (ohne He) 350 kg. Er ist ausgelegt für eine Druckdifferenz von ?p = 0,1 bar zwischen Helium (4g/mol) und Luft (28,6/mol). Am Boden ist der Luftdruck p_0 = 1,0 bar, die Temperatur T_0 = 300 K, sie sinkt auf T_20 = 217 K in 20 km Höhe.

1. Welches Volumen hat der Ballon, wenn er seinen Aufstieg am Boden beginnt? (Lsg.: 332 m^3)

2. Der Ballon kann sich auf das 10-fache des Startvolumens ausdehnen. Kann damit die gewünschte Höhe erreicht werden? Verwende als Näherung für p(h) die barometrische Höhenformel. (Sind die Voraussetzungen dafür erfüllt?) (Lsg.: V(20) = 9,8 V(0))

3. Welches Gas sorgt bei gleichem Volumen und gleicher Temperatur für den größten Auftrieb

Vielen Dank für die Mühe!

Meine Ideen:
Mein Ansatz für 1. wäre die Auftriebskraft mit der Gewichtskraft gleichzusetzen
aber ich weiß nicht woher ich die Massen dafür bekommen soll? bzw wie ich da allgemein weitermachen/anfangen soll

und bei 3. müsste es Wasserstoff sein, wenn ich mich nicht täusche.

Mir geht es bei der Frage hier aber in erster Linie um den 1. Punkt.
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5300

Beitrag Myon Verfasst am: 29. Nov 2022 08:30    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, Gewichtskraft gleich Auftriebskraft setzen:



Die Dichten ergeben sich aus der Zustandsgleichung





Delta p wäre dabei eine Druckdifferenz zwischen dem Heliumdruck im Ballon und dem Luftdruck ausserhalb, vgl. Aufgabentext. Ich erhalte damit aber nicht genau das angegebene Volumen.
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