Quả bóng thời tiết hay còn gọi là bóng thám không, là một công cụ quan trọng trong việc thu thập dữ liệu khí tượng phục vụ dự báo thời tiết.
20/28
Quả bóng thời tiết hay còn gọi là bóng thám không, là một công cụ quan trọng trong việc thu thập dữ liệu khí tượng phục vụ dự báo thời tiết.
a. Bóng thường được bơm khí hiếm nhẹ hơn không khí, nhờ đó có thể bay lên các tầng không khí khác nhau để thu thập thông tin về nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, tốc độ gió…
b. Bóng thám không thường chỉ bay tới độ cao khoảng 30km đến 40km là bị vỡ do áp suất trong bóng lớn hơn áp suất không khí bên ngoài, chênh lệch này vượt giới hạn của bóng.
c. Một quả bóng thời tiết được thả vào không gian, khí trong nó có thể tích 15,8 m3 và áp suất ban đầu bằng 105 000 Pa và nhiệt độ là 27 °C. Quả bóng thời tiết sẽ bị nổ ở áp suất 27640 Pa, thể tích tăng tới 39,5 m3 và tại đó, nhiệt độ của khí gần bằng - 700C.
d. Người ta muốn chế tạo một bóng thám không có thể tăng bán kính lên tới 15 m, khi bay ở tầng khí quyển có áp suất 0,3.105 Pa và nhiệt độ 200 K. Bóng được bơm ở áp suất 1,02.105 Pa và nhiệt độ 300 K. Khi vừa bơm xong bán kính của bóng là 10,4m.
a. Đ
b. Đ
c. S
Ta có: \(\frac{{{p_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}} = > \;\frac{{105000.\;15,8}}{{27 + 273}} = \frac{{27640.39,5}}{{{T_2}}}\)
\({T_2} = \;\)197K=-760C
d. S
Bóng khi vừa bơm xong: p1 = 1,02.105 Pa, T1 = 300 K, V1 = \(\frac{4}{3}\pi {R_1}^3\)
Bóng khi bay ở tầng khí quyển: p2 = 0,3.105 Pa, T2 = 200 K, V2 = \(\frac{4}{3}\pi {R_2}^3\)
Với R2 = 10 m
Áp dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng
\(\frac{{{p_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}} \Rightarrow \frac{{1,{{02.10}^5}.300.{V_1}}}{{300}} = \frac{{0,{{3.10}^5}.{V_2}}}{{200}}\)\( \Rightarrow {V_1} = \frac{{18}}{{41}}{V_2}\)
Bán kính của bóng khi vừa bơm xong là
\({V_1} = \frac{{18}}{{41}}{V_2} \Rightarrow \frac{4}{3}\pi {R_1}^3 = \frac{{18}}{{41}}.\frac{4}{3}\pi {.15^3} \Rightarrow {R_1} = 11,4\;m\)