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Aufgabe

Luftballon in großer Höhe

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Zusammenhang zwischen Druck und Höhe

Ein Luftballon wird mit Helium gefüllt und steigen gelassen. Bei einer Vervierfachung seine Volumens platzt er.

Bestimme mit Hilfe des abgebildeten Graphen, in welcher Höhe der Luftballon platzt. Vernachlässige dabei mögliche Temperatureinflüsse.

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Da die Temperatur des Heliums während des Aufsteigens des Luftballons konstant bleiben soll, benutzen wir zur Lösung der Aufgabe das Gesetz von BOYLE-MARIOTTE\[p_1 \cdot V_1 = p_2 \cdot V_2\quad(1)\]Gegeben ist hier \(p_1 = 1000\rm{hPa}\), \(V_1 = V\) und \(V_2 = 4 \cdot V\), gesucht ist \(p_2\). Löst man Gleichung \((1)\) nach \(p_2\) auf und setzt die gegebenen Werte ein, so ergibt sich\[{p_2} = \frac{{{p_1} \cdot {V_1}}}{{{V_2}}} \Rightarrow {p_2} = \frac{{1000{\rm{hPa}} \cdot V}}{{4 \cdot V}} = 250{\rm{hPa}}\]Aus dem Graphen liest man nun ab, dass dieser Luftdruck in ca. \(11\rm{km}\) Höhe herrscht.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Wärmelehre

Allgemeines Gasgesetz