Ilmapalloon puhallettiin ilmaa. Pallon ja huoneen painetta mitattiin kahdella paineanturilla kuvan mukaisesti. Ilmapallo voidaan olettaa pallon muotoiseksi. Sen halkaisija on 18 cm. Huoneen lämpötila oli 21 °C.

Aineisto ilmapallon kuoresta
Kun ilmapallo puhalletaan täyteen ilmaa, ilmapallon kuori pingottuu ohueksi kalvoksi. Tämä ohut elastinen
kalvo puristaa ilmapalloa kasaan ja samalla sen sisällä olevaa ilmaa pienempään tilavuuteen. Kalvo
kohdistaa pallon sisällä olevaan ilmaan paineen.

1. Kuinka suuri ylipaine ilmapallossa on?
2. Kohdistuuko ilmapalloon kuoreen suurempi voima pallon sisäpuolelta vai ulkopuolelta? Perustele.
3. Määritä ilmapallon sisältämän ilman massa. Ilman moolimassa on 29 g/mol.

Ratkaisu: 
a. Ilmapallossa on [[$ \text{102,23 kPa}-\text{99,71 kPa}=\text{2,52 kPa} $]]​ ylipaine.

b. Kalvon elastisuudesta aiheutuvan paineen lisäksi ilmapalloon kohdistuu normaali ilmanpaine, joka myös pyrkii puristamaan ilmapalloa kasaan. Ilmapallon sisällä oleva paine on oltava yhtä suuri kuin ilmanpaineen ja ilmapallon elastisuudesta aiheutuvan paineen summa. Tästä johtuen pallon sisällä on ylipainetta verrattuna normaaliin ilmanpaineeseen. Koska pallon sisällä on ylipaine verrattuna normaaliin ilmanpaineeseen, niin pallon sisältä kohdistuu ulospäin suurempi voima kuin ulkopuolelta sisällepäin.

c. Kirjataan lähtöarvot.

[[$ r=0{,}09 \text{ m}, T=(21+273{,}15)\text{ K}=294{,}15 \text{ K}, M=29 \text{ g/mol}, p=102{,}23 \text{ kPa}, R= 8{,}314 \dfrac{\text{Pa}\cdot \text{m}^3}{\text{mol}\cdot \text{K}} $]]​

Lasketaan ilmapallon sisältävän ilman ainemäärä ideaalikaasun tilanyhtälön avulla.

[[$ \begin{align} pV=&nRT \qquad ||:RT \\ n=&\dfrac{pV}{RT} \\ n=&\dfrac{102 \ 230 \text{ Pa} \cdot \frac{4}{3} \pi \cdot (0\text{,}09 \text{ m})^3}{8\text{,}314 \dfrac{\text{Pa}\cdot \text{m}^3}{\text{mol}\cdot \text{K}} \cdot 294\text{,}15 \text{ K}} \\ n=&0\text{,}1276 \ldots \text{ mol} \end{align} $]]​

Lasketaan ilmapallon sisällä olevan ilman massa.

[[$ \begin{align} n&=\dfrac{m}{M} \\ m&=nM \\ m&=0\text{,}1276 \text{ mol} \cdot 29 \text{ g/mol} \\ m&=3\text{,}700 \ldots \text{ g} \approx 3\text{,}7 \text{ g} \end{align} $]]​

Vastaus: Ilman massa on noin 3,7 g.