Thể tích của quả cầu nhôm:

Gọi thể tích phần còn lại của quả cầu sau khi khoét lỗ là V’. Để quả cầu nằm lơ lửng trong nước thì trọng lượng còn lại P’ của quả cầu phải bằng lực đẩy Ác – si – mét: P’ = FA.

↔ dAl.V’ = dn.V

Thể tích nhôm đã khoét là: Vk = V – V’ = 54 – 20 = 34 cm3.

Gọi ρ 1 và  ρ 2  là khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ  T 1  = 27 + 273 = 300 K và nhiệt độ  T 2  là nhiệt độ khi khí cầu bắt đầu bay lên.

Khi khí cầu bay lên:

F Á c - s i - m é t = P v ỏ   k h í   c ầ u + P c ủ a   k h ô n g   k h í   n ó n g

ρ 1 gV = mg +  ρ 2 gV

ρ 2  =  ρ 1  – m/V (1)

Ở điều kiện chuẩn, khối lượng riêng của không khí là:

ρ 0  = 29g/22,4l = 1,295g/ d m 3  = 1,295kg/ m 3

Vì thể tích của một lượng khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối khi áp suất không đổi nên khối lượng riêng của một lượng khí tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối khi áp suất không đổi.

Ta có:  ρ 1  =  T 0 ρ 0 / T 1  (2)

Từ (1) và (2) suy ra:  ρ 1  = 1,178 kg/ m 3

Do đó  ρ 2 = 0,928 kg/ m 3

t 2  = 108 ° C