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/ NetNews Usenet Archive 1992 #27 / NN_1992_27.iso / spool / sci / physics / 19312 < prev    next >
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Text File  |  1992-11-20  |  3.3 KB  |  69 lines

  1. Newsgroups: sci.physics
  2. Path: sparky!uunet!charon.amdahl.com!pacbell.com!sgiblab!zaphod.mps.ohio-state.edu!caen!hellgate.utah.edu!lanl!beta.lanl.gov!u108502
  3. From: u108502@beta.lanl.gov (Andrew Poutiatine)
  4. Subject: Re: PLEASE HELP!
  5. Message-ID: <1992Nov20.171042.26230@newshost.lanl.gov>
  6. Sender: news@newshost.lanl.gov
  7. Organization: Los Alamos National Laboratory
  8. References: <q1TiuB3w165w@inqmind.bison.mb.ca>
  9. Date: Fri, 20 Nov 1992 17:10:42 GMT
  10. Lines: 57
  11.  
  12. In article <q1TiuB3w165w@inqmind.bison.mb.ca> norm@inqmind.bison.mb.ca (Norman P. Paterson) writes:
  13. >I'VE TOYED WITH THE PV=NRT FORMULA FOR GASES.  I'M DESIGNING A SMALL 
  14. >AIRHSIP AND WISH TO CALCULATE THE EXPANSION OF THE HELIUM.  YOU COULD
  15. >REALLY HELP ME OUT IF YOU COULD TELL ME HOW TO USE THIS FORMULA PROPERLY.
  16. >I'D LIKE TO GIVE A PRACTIAL EXAMPLE AND PERHAPS YOU COULD EXPLAIN TO 
  17. >MYSELF HOW TO APPLY THIS FORMULA TO THE PROBLEM (OR ANY OTHER PERTINENT 
  18. >FORMULA).
  19. >- Take a aluminium ball with a voulume of 100 cu/meters.  Say that this 
  20. >ball is indestructible.  The ball is filled with helium gas on the ground 
  21. >(the gas is 99.9% pure).  Now, take this ball to an alititude of 100,000 
  22. >feet.  What would the internal pressure be of the ball (or helium)?
  23. >
  24. >
  25. >Well, thanks!
  26. >Norman Paterson
  27. >Wpg MB CANADA
  28. >
  29. >norm@inqmind.bison.mb.ca
  30. >The Inquiring Mind BBS, Winnipeg, Manitoba  204 488-1607
  31.  
  32. First, PV=nRT is what is often called the ideal gas relation, or equation of 
  33. state.  As such it is only good for gasses, and as its name implies, it is
  34. only an idealization (although for helium at near atmospheric conditions, it is
  35. usually quite good).
  36.  
  37. "n" is the number of moles of the gas, R is the universal gas constant (8.31441
  38. kJ/(kmol K), T is absolute temperature, P is absolute pressure, and V is volume.
  39. The way this equation is most often used is to calculate any of the above 
  40. variables (except R, of course) in terms of the others.
  41.  
  42. For your example, since there is not enough information to assume otherwise, I
  43. will make the assumption that the ball is perfectly rigid, and does not deform
  44. under changing pressures.  If the ball is filled at sea level, then the 
  45. internal pressure is one atmosphere (14.7 psi), and if the temperature stays
  46. constant at 100,000 ft, then T is constant, R is defined constant, since the
  47. ball does not expand or contract, V is constant, and if no gas is added or
  48. removed then n is constant, and hence P=nRT/V is constant.
  49.  
  50. In reality, the temperature of the atmosphere changes with altitude, and if we
  51. assume that the gas in the ball is the same temperature as the surrounding air,
  52. we can find the internal pressure.  From a table of the U.S. Standard Atmosphere we see that the temperature (a time average over the U.S.) at 100,000 ft is
  53. about 227 K.
  54.  
  55. How many moles of gas did you start with?  From PV=nRT, we find that you have
  56. about 4100 moles (I am rounding my numbers).  At altitude, again using the
  57. ideal gas relation, the internal pressure is about 7.7*10^4 Pa, or 11 psi.
  58. The atmospheric pressure at this altitude is about 0.17 psi.
  59.  
  60. I am not sure why you want to know the internal pressure, since helium balloon
  61. will expand with altitude (especially if it is your typical sort of weather-
  62. balloon),but unless you are really interested in the stresses in a more rigid
  63. material like aluminum, you maybe would be more interested in the bouyancy
  64. effects.
  65.  
  66. Anyway, I hope this helps.
  67. -AIP
  68.  
  69.