Задание №10 — Воздухоплавание

Решение:

Оболочка шара тонкая, мягкая и упругая, поэтому она практически не создаёт дополнительного давления: давление воздуха внутри шара всё время равно атмосферному давлению снаружи.

Объём. С высотой атмосферное давление уменьшается, значит уменьшается и давление газа в шаре. Газ при этом расширяется — объём воздуха увеличивается (ответ 1).

Внутренняя энергия. Подъём быстрый, а теплопроводностью оболочки пренебрегаем, поэтому теплообмена с окружающей средой нет: $Q=0$, процесс адиабатный. По первому закону термодинамики

$$\Delta U=Q-A=-A,$$

где $A$ — работа, совершённая газом. Газ расширяется, поэтому $A\gt 0$, и тогда $\Delta U\lt 0$: внутренняя энергия воздуха в шаре уменьшается (ответ 2). Это согласуется с тем, что $U=\dfrac{i}{2}\nu RT$ — при адиабатном расширении газ охлаждается.

Ответ: 21