Avatar uživatele
anonym

O kolik % větší vztlak oproti héliu poskytuje ve vzduchu vodík?

Původní
Vodík poskytuje oproti héliu ve vzduchu zhruba o kolik % větší vztlak?

Upravil/a: annas

Zajímavá 0 před 2955 dny Sledovat Nahlásit



Nejlepší odpověď
Avatar uživatele
Kepler

Vodík je oproti héliu pouze 2× lehčí, ale musíme počítat vztlak oproti vzduchu. Počítejme pro zjednodušení molekulovou hmotnost vzduchu cca 30. (O2 = 32, N2 = 28). H2 = 2, He = 4. Pomyslný relativní vztlak je úměrný rozdílům hmotnosti vzduchu a daného plynu, tedy u vodíku je to 30 – 2 = 28, u hélia 30 – 4 = 26. Poměr je 28/26 = 1,077. Vodík má tedy vztlak o 7,7 % větší.

0 Nominace Nahlásit

Další odpovědi
Avatar uživatele
Karlmann

Jen pár poznámek:
(1) Vztlak, který působí na „bublinu“ čistého hélia, je teoreticky jen asi o 7 % nižší, než na stejně velkou „bublinu“ čistého vodíku
(2) I při prakticky dosažitelných čistotách hélia a vodíku je ten rozdíl jen 12 %.
(3) Zdálo by se to málo, jenže „mrtvá“ hmotnost konstrukce lodi, motorů, paliva apod. je pro hélium i pro vodík skoro stejná.

Jinými slovy, stejná vzducholoď naplněná héliem místo vodíkem, vůbec nevzlétne. Héliové vzducholodi musejí být větší. S rozměry lodi ovšem roste i „mrtvá“ hmotnost. Takže héliová vzducholoď musí být pro stejný náklad podstatně větší, o mnohem víc než o 12 %.

0 Nominace Nahlásit


Avatar uživatele
dubraro

Nebude to desetkrát, ale jen o několik procent.
A nebude to vztlak, ale výtlak. Vztlak je aerodynamický jev, který vzniká na pohybujícím se křídle. Balony létají na výtlak, obdobně jako lodě plují, na základě Archimedova zákona.
1m3 helia dá výtlak 1,101kg. 1m3 vodíku dá výtlak 1,187kg.

Upravil/a: dubraro

0 Nominace Nahlásit

Avatar uživatele
Dochy

Klaproth: Atomová hmotnost Helia je zhruba 4× vyšší, ale Helium zůstává na rozdíl od vodíku atomární (plyny jsou H2 a He) tedy hustota helia je ve výsledku jen zhruba 2× vyšší než vodíku (Molární hustota různých plynů za stejného tlaku a teploty je zhruba stejná)

A jak píší kolegové, nestačí jen hustota těchto plynů ale poměr rozdílů od hustoty atmosféry.
Atmosféra má cca 1,3kg/m3 (0C, 101kpa)
He 0,18
H2 0,09
(u plynů He,H2 si nejsem jist že je to za stejných podmínek, rozdíl může udělat až cca procento)

0 Nominace Nahlásit

Avatar uživatele
Cenobita

Tento příklad se nemůže řešit jinak, než pomocí Archimédova zákona a vztlaku (ve vzduchu a v gravitačním poli Země).

ρ(vzduch) = 1,29 kg/m3
ρ(vodík) = 0,0899 kg/m3
ρ(helium) = 0,179 kg/m3

F=mg=ρV*g (tíha tělesa)

Fv(H)=ρ(vzduc­h)Vg – ρ(vodík)Vg (vztlak vodíku)
Fv(He)=ρ(vzdu­ch)Vg – ρ(helium)Vg (vztlak helia)

Fv(H)/Fv(He)=­ρ(vzduch) – ρ(vodík) / ρ(vzduch) – ρ(helium)

Fv(H)=Fv(He) * ( ρ(vzduch) – ρ(vodík) ) / ( ρ(vzduch) – ρ(helium) )

Fv(H)=Fv(He) * ( 1,29 – 0,0899 / ( 1,29 – 0,179)) = 1,20908190819­08190819081908190819

Vztlaková síla vodíku je 1,2 x větší než vztlaková síla helia.

Na procenta to vychází

100% … 1,2 (vodík)
? … 1 (helium)

?=100/1,2=83,­333333333333333333333333­333333 %

Jestliže je vztlak vodíku 100 %, tak helium dosahuje jen vztlaku 83 %

Upravil/a: annas

0 Nominace Nahlásit

Avatar uživatele
Klaproth

Porovnej hustoty obou plynů. Helium je cca desetkrát těžší než vodík, bude tedy poskytovat desetkrát nižší vztlak.

0 Nominace Nahlásit


Diskuze k otázce
Avatar uživatele
Cenobita

Vztlak vodíku oproti héliu je větší o 17% (100% – 83% = 17%).

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Dochy

Máš to blbě ozávorkovaný a proto špatnej výsledek
Místo
( 1,29 – 0,0899 / ( 1,29 – 0,179))
má být
( (1,29 – 0,0899) / ( 1,29 – 0,179)) = 1,08

Fv(He) nech vlevo, zůstane Ti tak pro výpočet poměr, teď si ho převedl doprava a zapomněls na něj.
Vztlak vodíku (pokud jsou správně hustoty) je tedy o 8% vyšší než vztlak helia.

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Cenobita

opraveno:

Fv(H)=Fv(He) * ( 1,29 – 0,0899) / ( 1,29 – 0,179) =
1,08019801980­1980198019801980198

Vztlaková síla vodíku je 1,08 x větší než vztlaková síla helia.

Na procenta to vychází

100% … 1,08 (vodík)
? … 1 (helium)

?=100/1,08 2=92,57561869­8441796516956920256645

Jestliže je vztlak vodíku 100 %, tak helium dosahuje jen vztlaku 92 %

Vztlak vodíku oproti héliu je větší o 8% (100% – 92% = 8%).

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Dochy

Oprava… nedá se nic dělat. A není zač, já rejpu rád 😉
Ještě mám k Tvým postupům jednu výhradu. 1.08 – větší o 8%, 0,92 – menší o 8%… Tady se to neprojeví kvůli zaokrouhlení, ale:
1,20 – vetší o 20%
0,83 – menší o 17% (přitom jde o komplementární vztahy, tj. když něco zmenšíme o 17 a pak zvýšíme o 20 jsme tam kde jsme byli. Pokud to zmenšíme o 20 a pak zvýšíme o 17 jsme úplně jinde)

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Cenobita

Děkuji za opravu, bohužel už se to nedá opravit.

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
anonym

Děkuji všem za odpovědi, ale kde zjistit kdo tu má tedy pravdu? :) Trochu jsem tedy pátral a zjistil následující. Kdyžtak napište zda-li by to mohla být pravda.

Původní plán počítal s plněním heliem, ale vojenské embargo Spojených států přinutilo německé konstruktéry změnit projekt a použít jako nosný plyn vysoce hořlavý vodík. Produkce helia kromě toho v USA tehdy nestačila ani pro americké vzducholodě a nikde jinde se helium nevyrábělo.[zdroj?] Protože však vodík poskytuje oproti héliu ve vzduchu zhruba o 10 % větší vztlak, mohly být při úpravách přidány i další kabiny pro pasažéry. S používáním vodíku ve vzducholodích již měli Němci zkušenosti, takže pro ně změna neznamenala důvod ke znepokojení. Pro známá rizika vodíku obsahovala konstrukce Hindenburgu různé bezpečnostní prvky, které měly zabránit požáru v případě úniku plynu, a potah byl speciálně upraven tak, aby se zabránilo jiskrám, které by mohly způsobit požár. Jejich víra v bezpečnost zacházení s vodíkem byla tak vysoká, že na Hindenburgu byla dokonce i kuřárna.

Zdroj: https://cs.wi­kipedia.org/wi­ki/LZ_129_Hin­denburg

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Dochy

Mohlo by to odpovídat.

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Kepler

Jsem přesvědčen, že můj způsob výpočtu je správný, ale výsledek se může o nějaké to %, nebo desetiny lišit, protože jsem použil jen přibližná čísla co se týká molekulových (resp. atomové) hmotností plynů. S tím Hindenburgem to je pravda, ale zapomněli na riziko vzniku statické elektřiny při pohybu lodi, což bylo příčinou katastrofy.

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Cenobita

Výpočet správný není, protože se bavíme o vztlaku v atmosféře a při něm se uplatňuje Archimédův zákon.

https://cs.wi­kipedia.org/wi­ki/Archim%C3%A9d%­C5%AFv_z%C3%A1kon

Vztlak v Zemské atmosféře vzduchu je jiný, než vztlak například v atmosféře Venuše (CO2).

Ale musím uznat, že i když je výpočet nesprávný, tak výsledek je přibližně správný 🙂

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Kepler

Nechce se mi ověřovat správnost tebou použitých čísel ani správnost výpočtu, ale tvůj postup je zbytečně složitý. Samozřejmě Archimédův zákon platí ale taky platí to, že přímo vyplývá z molekulových hmotností plynů. Jak známo jedna grammolekula jakéhokoliv plynu zaujímá vždy stejný objem. Mol vodíku = 2 g = 22,4 litru, mol hélia = 4 g = 22,4 l.

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Cenobita

Měl jsem tam chybu, ale po opravě mi vyšlo 8% což se blíží kupodivu oněm 7,7%. Ale opravdu záleží na atmosféře, na Venuši by byl vztlak jiný.

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Dochy

Na Venuši by byl vztlak jinů kvůli složení atmosféry. Pokud by zůstalo naše složení atmosféry (vzduch), jen jsme měli Venušskou teplotu a tlak, pořád bychom měli těch 8 %.

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Dochy

Keplere: platí pro tlak 1atm (tuším). Cenobita: Protože nás zajímají poměry, pak nás absolutní tlak nezajímá. Pokud pro daný tlak známe hustoty, nebo třeba ty atomové hmotnosti jak uvádí Kepler. S Keplerovým výpočtem bych si nebyl jist jen kvůli tomu, že bez většího zamyšlení nejsem schopen říct jak se chová směs plynů (vzduch). Ale Kepler se svými molárními počty je výrazně blíž než ty s chybnými (sorry za rýpnutí 😉 je mi jasný že chybičku může udělat každý)

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Dochy

Jo a ještě: Kepler samozřejmě Archimédovi zákony nerozporoval ani nepopíral. Reprezentuje je tam právě tou částí „30“ (kapalina – vzduch – vytlačená), zatímco 2 a 4 reprezentuje hmotnost plynů.

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Kepler

Záměrně jsem průměrnou molekulovou hmotnost vzduchu zjednodušil na 30. Přesněji by to bylo podle složení atmosféry 0,78 × 28 + 0,21 × 32 + 0,01 × 40 (argon) = 29,0. Vodní páry nezohledněny.

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Dochy

Jo, hezký. Já bych si pro tenhle postup nebyl dost jistej ale vypadá to dobře a výsledek taky. Budu o zas chlup chytřejší 😉 (tak ne, jen o chlup učenější)

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Avatar uživatele
Kepler

No, hlavně že nikdo nezemřeme úplně blbej! 🙂

před 2955 dny Odpovědět Nahlásit
Nový příspěvek