Масса оболочки воздушного шара составляет 200 кг. При надувании его гелием шар принимает объём 1000 м3, при этом плотность гелия в шаре 0,18 кг/м3. Плотность воздуха 1,29 кг/м3. Какую максимальную массу груза может поднять этот шар?

РАСПИСАТЬ ПОЛНОСТЬЮ

ЗАКОН АРХИМЕДА — закон статики жидкостей и газов, согласно которому на погруженное в жидкость (или газ) тело действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме тела.

Если тело произвольной формы занимает внутри жидкости объем V, то действие жидкости на тело полностью определяется давлением, распределенным по поверхности тела, причем заметим, что это давление совершенно не зависит от материала тела — ("жидкости все равно на что давить").

Для определения результирующей силы давления на поверхность тела нужно мысленно удалить из объема V данное тело и заполнить (мысленно) этот объем той же жидкостью. С одной стороны, есть сосуд с жидкостью, находящейся в покое, с другой стороны внутри объема V — тело, состоящее из данной жидкости, причем это тело находится в равновесии под действием собственного веса (жидкость тяжелая) и давления жидкости на поверхность объема V. Так как вес жидкости в объеме тела равен pgV и уравновешивается равнодействующей сил давления, то величина ее равна весу жидкости в объеме V, т. е. pgV.

c1=4,2 кДж/(кг*К), λ=330000 Дж/кг, V1=3,7 л=3,7*10*-3 м³, t1= 18°С, m2=0,5 кг, t2= 0°С. t= 8°С. m-? 
Вода в сосуде отдает количество теплоты Q1=c1ρV1(t1-t).
Лед, содержащийся в мокром снеге получит количество теплоты для плавления Q2=λ(m2-m) и нагревания получившейся воды от t2= 0°С до t= 8°С Q3=c1(m2-m)(t-t2).
Вода, содержащаяся в мокром снеге получает количество теплоты для нагревания от  t2= 0°С до t= 8°С Q4=c1m(t-t2).
Уравнение теплового баланса  Q1=Q2+Q3+Q4.
c1ρV1(t1-t)=λ(m2-m)+c1(m2-m)(t-t2)+c1m(t-t2).
c1ρV1(t1-t)=λm2-λm+c1m2(t-t2)-c1m(t-t2)+c1m(t-t2).
c1ρV1(t1-t)=λm2-λm+c1m2(t-t2).
λm=λm2+c1m2(t-t2)-c1ρV1(t1-t).
m=(λm2+c1m2(t-t2)-c1ρV1(t1-t))/λ.
m=(330000*0,5+4200*0,5*8-4200*3,7*10)/330000 = (165000+16800-155400)/330000 = 0,08 кг= 80 г.