实际问题非常复杂难以严格计算(要知准确值通常要靠实验测量),要进行计算必须进行适当的简化,这里仅考虑最简单的一种近似(比较粗略,与实际相差很多,实际上完全不具有实用意义).
1.假定热气体不会喷出,实际上气体温度会逐渐下降,必须持续燃烧燃料维持温度,不可避免会有废气排出,这样就需要考虑动量守恒和质量降低.
2.假定气球中温度均匀,但事实上做不到.
3.气球中气体压强与大气压相等,实际上要略高.
4.假定气球中气体也为空气,这也不合实际,但相差不会太大.
之所以要做上述假定,是因为不这样假定在题目给定条件下就无法计算.这三个假定题目中应给出,这是题目不严格的地方.
有了上述假定,题目就变成了封闭、恒温(不会降温且处处温度相等)、恒压的充有空气的气球.这个问题就很简单了.
由受力分析易得V(ρ0-ρ)=72kg.其中ρ0为空气密度1.2kg/m^3,ρ为热气体密度,由上式易得.
ρ=Mp/RT,容易由理想气体状态方程导出.据此可得热空气温度T ,也可直接用等压下,密度反比于热力学温度直接求得(更简单)