Câu hỏi/bài tập:
Về bóng thám không vô tuyến (Radiosonde)
Ngày nay, trong ngành khí tượng, người ta dùng bóng thám không vô tuyến có mang các thiết bị cảm biến khí tượng, thiết bị vô tuyến điện và ở định vị toàn cầu để thu thập và gửi về các trung tâm khí tượng ở mặt đất số liệu về nhiệt độ, áp suất, độ ẩm của khí quyển; tốc độ gió; tốc độ di chuyển của các đám mây,... Vỏ bóng được làm bằng cao su tự nhiên hoặc cao su tổng hợp từ hợp chất polychloroprene. Bóng được bơm khí H2 hoặc He. Vỏ bóng trước khi thả có độ dày khoảng 0,051 mm và chỉ giảm xuống còn khoảng 0,0025 mm ở độ cao mà bóng bị vỡ. Tuỳ loại bóng mà khi bắt đầu thả, bóng có thể có đường kính từ 1m đến 2 m, đến khi đạt độ cao trên 30 km thì đường kính của bóng có thể tăng lên gấp 3 lần. Bóng có thể bay lên độ cao tới 40 km, chịu được nhiệt độ tới – 95 °C và thường tồn tại trên cao trong khoảng từ 1 giờ đến 3 giờ trước khi vỡ, tự động mở dù rơi xuống. Mặc dù bóng có gắn thiết bị định vị toàn cầu nhưng xác suất để tìm lại các thiết bị của bóng còn nguyên vẹn là rất nhỏ.
1. Bóng thám không chỉ có thể bay lên được trong điều kiện nào sau đây? Hãy tìm phương án trả lời chính xác nhất.
A. Khi khối lượng riêng của bóng nhỏ hơn khối lượng riêng của không khí bên ngoài.
B. Khi khối lượng riêng của khí dùng để bơm bóng nhỏ hơn khối lượng riêng của không khí bên ngoài.
C. Khi áp suất do chuyển động nhiệt của các phân tử khí trong vỏ bóng nhỏ hơn áp suất khí quyển bên ngoài.
D. Khi áp suất do chuyển động nhiệt của các phân tử khí trong vỏ bóng lớn hơn điện áp suất khí quyển bên ngoài.
2. Nội dung câu nào dưới đây là đúng, sai?
|
Nội dung
|
Đánh giá |
|
|
Đúng |
Sai |
|
|
Advertisements (Quảng cáo) a) Bóng thám không chỉ có thể bay lên được khi lực đẩy Archimede của không khí xung quanh tác dụng lên bóng lớn hơn trọng lượng bóng. |
||
|
b) Người ta thường dùng cao su tự nhiên, ít khi dùng cao tinh th tổng hợp để làm bóng mặc dù nó đắt hơn chỉ vì lý do bảo vệ môi trường. |
||
|
c) Để xác định các thông số trạng thái của khí trong bóng khi bóng đang bay lên không thể dùng phương trình trạng thái của khí lý tưởng \(\frac{{pV}}{T} = \)hằng số. |
||
3. Khi bóng đang bay lên, khí trong bóng có tuân theo định luật Boyle không? Tại sao?
4. Giải thích tại sao càng bay lên cao thì thể tích của bóng càng tăng và đến một độ cao nhất định nào đó thì bóng sẽ bị vỡ.
Vận dụng kiến thức về trạng thái khí lý tưởng
1. Khi khối lượng riêng của bóng nhỏ hơn khối lượng riêng của không khí bên ngoài. Điều này là chính xác vì một quả bóng khí bay lên nếu khí trong bóng có khối lượng riêng nhỏ hơn khối lượng riêng của không khí bên ngoài. Khi khối lượng riêng của khí trong bóng nhỏ hơn không khí bên ngoài, lực nâng (do chênh lệch khối lượng riêng) sẽ khiến bóng nổi lên.
2. a) và b) – đúng;
c) – sai. Để xác định các thông số trạng thái của khí trong bóng khi bóng đang bay lên có thể dùng phương trình trạng thái của khí lý tưởng \(\frac{{pV}}{T} = \)hằng số. Vì nhiệt độ trong bóng không thay đổi.
3. Không. Vì nhiệt độ của không khí bên ngoài giảm làm cho nhiệt độ của khí bên trong cũng giảm. Do đó, quá trình này không phải là quá trình đẳng nhiệt.
4. Bóng càng bay lên cao thì nhiệt độ và mật độ của không khí bên ngoài giảm càng nhanh nên áp suất của không khí bên ngoài bóng giảm càng mạnh (Ví dụ ở độ cao 30 km nhiệt độ không khí bên ngoài bóng có thể xuống tới – 90 °C, còn áp suất thì chỉ còn cỡ 1 mmHg). Do nhiệt độ giảm nên áp suất khí bên trong bóng cũng giảm, tuy nhiên áp suất này vẫn còn lớn hơn rất nhiều so với áp suất không khí bên ngoài, lực do khí bên trong bóng tác dụng lên vỏ bóng càng tăng thì thể tích bóng càng lớn, vỏ bóng mỏng dần tới một mức độ nào đó thì vỡ (một vỏ bóng trước khi thả có độ dày khoảng 0,051 mm thì khi bóng lên tới độ cao mà bóng bị vỡ, chỉ còn 0,0025 mm).