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Ballon d'helium chauffé




  1. #1
    Amiken

    Ballon d'helium chauffé

    Bonjour à tous,
    je cherche à quantifier la différence de force de poussée entre un ballon de 1m3 d'hélium à 20°C et 1 Bar, avec le même ballon à 100°C.
    pour ce faire il suffirait d'appliquer la variation de masse volumique de l'hélium en fonction de la température pour pouvoir comparer le poids de l'hélium "froid" et le poids de l'hélium chauffé.
    Je cherche donc soit un modèle permettant de résoudre ma problématique, soit un tableau exprimant la masse volumique de l'hélium en fonction de la température (ou un moyen de l'obtenir).
    Merci d'avance!
    Amiken

    -----


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  3. #2
    XK150

    Re : Ballon d'helium chauffé

    Bonjour ,

    Et la loi des gaz parfaits ( ou presque parfaits ... ) ?

  4. #3
    Brixsm

    Re : Ballon d'helium chauffé

    Tu fais PV=nRT il me semble
    avec
    V1 = 1m^3
    T1=20°C
    P1 = 10^5 Pa

    V2 = 1m^3
    T2 = 100°C
    P2 = ?

    R = 8,314 J/mol/K
    Dernière modification par Brixsm ; 16/05/2018 à 09h50.


  5. #4
    XK150

    Re : Ballon d'helium chauffé

    Citation Envoyé par Brixsm Voir le message
    Tu fais PV=nRT il me semble
    avec
    V1 = 1m^3
    T1=20°C
    P1 = 10^5 Pa

    V2 = 1m^3
    T2 = 100°C
    P2 = ?

    R = 8,314 J/mol/K
    Bonjour ,

    Pour les nouveaux , c'est bien de lire chartes et recommandations , voir ici en tête du forum Physique :
    http://forums.futura-sciences.com/ph...ces-forum.html

  6. #5
    Brixsm

    Re : Ballon d'helium chauffé

    masse volumique = 0.169kg/m^3 = m/V
    n= m/M

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Brixsm

    Re : Ballon d'helium chauffé

    ah.. pardon

  9. #7
    Amiken

    Re : Ballon d'helium chauffé

    Bonjour XK150,
    Je pensais que le modèle des gaz parfaits n'était pas utilisable dans le cas de l'hélium.
    de ce fait, on en deduirait à pression constante que la température(K) et le volume sont proportionnels. Ainsi dans mon cas un passage de 20°C (293K) à 100°C(373K) représenterait une augmentation de 27%.

    je pensais utiliser la variation de masse volumique de l'hélium à cause du changement de température afin de pouvoir calculer le volume du gaz et le comparer au poids équivalent du volume d'air deplacé de l'air.

    on obtiendrait ainsi d'après moi la force de poussée du nouveau ballon qui serait donc proportionnelle au poids de l'air occupe en plus par la variation de volume.

    Application Numérique :
    initial : 1m3 d'hélium à 20°C
    final : 1,27 m3 d'hélium à 100°C
    charge portée à l'état initial : Masse Air 1m3 - masse hélium 1m3
    charge portée à l'état chauffé : Masse Air 1,27m3 - Masse hélium 1,27m3

    Remarque : je souhaitais me placer à 1 Bar et l'élévation de température de l'hélium entraîne une augmentation de la pression interne et donc du volume du ballon pour revenir à 1Bar.

    Mes explications sont elles claires et correctes ou elles présentent des incohérences ?

    merci d'avance !

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  11. #8
    obi76

    Re : Ballon d'helium chauffé

    Bonjour,

    dans votre cas (relativement basse pression, gaz monoatomique, constituant petit, température assez faible), les gaz parfait conviennent très bien.
    Des gens qui savent le faire, il y en a plein, des gens qui savent ce qu'ils font, nettement moins.

  12. #9
    JPL

    Re : Ballon d'helium chauffé

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    Pour les nouveaux , c'est bien de lire chartes et recommandations , voir ici en tête du forum Physique :
    http://forums.futura-sciences.com/ph...ces-forum.html
    Pour faire court quand il s’agit d’exercices on ne donne jamais la réponse. Première étape on demande à l’intéressé ce qu’il a commencé à faire, même si ses tentatives n’ont pas marché. S’il répond on lui fournit alors juste une piste et on le guide petit à petit s’il a des difficultés à la suivre.
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

  13. #10
    Sethy

    Re : Ballon d'helium chauffé

    On peut également recourir à la formule dite de "Van der Waals" qui est ajoute quelques termes correctifs.

    Lien ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Équati..._van_der_Waals

    C'est une équation du 3ème degré en V.

    Ceci dit, dans le cas de l'Hélium justement, je serais tenté de dire que le modèle des gaz parfaits s'adapte très bien.

    Il y a d'ailleurs une preuve indirecte, si l'on compare la valeur des deux termes correctifs (tableau en bas de page) de l'Hélium avec ceux des autres gaz, on se rend compte qu'ils sont très faibles.

  14. #11
    antek

    Re : Ballon d'helium chauffé

    Citation Envoyé par Amiken Voir le message
    on obtiendrait ainsi d'après moi la force de poussée du nouveau ballon qui serait donc proportionnelle au poids de l'air occupe en plus par la variation de volume.

    Remarque : je souhaitais me placer à 1 Bar et l'élévation de température de l'hélium entraîne une augmentation de la pression interne et donc du volume du ballon pour revenir à 1Bar.
    Cela fonctionne uniquement avec l'hypothèse que l'enveloppe est extensible sans contrainte.

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