Một khinh khí cầu chứa khí lý tưởng với thể tích 1000 m³ và nhiệt độ bên trong là 290K. Áp suất của khí trong khinh khí cầu là 1 atm. Để khinh khí cầu bay lên cao hơn, nhiệt độ khí bên trong được tăng lên 320K. Giả sử thể tích của khinh khí cầu không thay đổi trong quá trình này.

a. Khi nhiệt độ khí trong khinh khí cầu tăng từ 290K đến 320K, áp suất khí bên trong khinh khí cầu sẽ tăng lên khoảng 10.3%.  

b. Để duy trì áp suất trong khinh khí cầu không thay đổi khi nhiệt độ tăng từ 290K đến 320K, bạn cần giảm thể tích khinh khí cầu.  

c. Khi nhiệt độ trong khinh khí cầu tăng từ 290K đến 320K, động năng trung bình của các phân tử khí sẽ giảm khoảng 10.3%.

d. Để duy trì độ cao ổn định và áp suất lúc đó tăng lên 15% thì nhiệt độ nhiệt độ cần duy trì 333,5K.

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…⟹ Đ

Bóng thời tiết thường được bơm bằng khí hiếm hoặc khí nhẹ như khí hydro hoặc khí heli, giúp nó nổi lên và thu thập dữ liệu ở các tầng khí quyển khác nhau.

b. Bóng thám không thường chỉ bay tới độ cao khoảng 30 km đến 40 km là bị vỡ do áp suất trong bóng lớn hơn áp suất không khí bên ngoài, chênh lệch này vượt giới hạn của bóng. ⟹ Đ

- Bóng thời tiết có thể bay lên độ cao khoảng 30-40 km trước khi áp suất bên trong bóng vượt quá khả năng chịu đựng của vật liệu, gây ra sự nổ.

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 27 640 Pa, thể tích tăng tới 39,5 m³ và tại đó, nhiệt độ của khí gần bằng -78°C. ⟹ S

Ở độ cao lớn, áp suất và nhiệt độ thay đổi theo quy luật khí lý tưởng. Tuy nhiên, áp suất và nhiệt độ tại độ cao đó có thể không hoàn toàn chính xác. Đặc biệt, nhiệt độ -78°C có vẻ không hợp lý trong điều kiện thông thường của quả bóng thời tiết. Thông thường, khi nhiệt độ giảm đến mức rất thấp như vậy, khí sẽ bị đông lại, không còn là khí lý tưởng nữa.

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. 10^5 Pa và nhiệt độ 200 K. Bóng được bơm ở áp suất 1,02. 10^5 Pa và nhiệt độ 300 K. Khi vừa bơm xong bán kính của bóng là 12,4 m. ⟹ Đ

Sử dụng định luật khí lý tưởng và công thức thể tích của hình cầu (\(V = \frac{4}{3}\pi {r^3}\;\)), bạn có thể xác định thể tích và kiểm tra xem bán kính của bóng khi bơm có thể là 12,4 m và tăng lên 15 m khi áp suất giảm và nhiệt độ giảm xuống.