Palloncini: Come funzionano?

Quando l'aria viene riscaldata, inizia gradualmente crescente nell'atmosfera, ed è eventualmente sostituito da aria fredda circostante. Questa salita di aria calda può essere attribuito al fatto che la sua densità è inferiore a quella di aria fredda circostante. In poche parole, la densità dell'aria cade come è riscaldata, e questo a sua volta provoca la lievitazione. Lo stesso principio è usato in mongolfiere, in cui l'aria viene riscaldata utilizzando una sorgente di calore posto nel cesto di vimini sospesa, e intrappolati nella 'busta' sopra. La forza di galleggiamento prodotta dalla presenza di aria calda all'interno della busta e aria fredda all'esterno, rende la mongolfiera salire gradualmente.

La forza di galleggiamento che una mongolfiera viene sottoposto a è simile a quello descritto nel principio di Archimede '- in cui si afferma che:

"Qualsiasi oggetto, interamente o parzialmente immerso in un fluido, è sorretta da una forza uguale al peso del fluido spostato dall'oggetto".

Se l'oggetto è detto più pesante del fluido spostato, esso tende ad abbassarsi e si depositano sul fondo. Ma se è più leggero del fluido spostato, tende a galleggiare (liquido) o aumento (gas). In caso di mongolfiera, tende ad aumentare perché l'aria calda è all'interno e quindi meno densa dell'aria esterna. Come l'aria calda, anche l'elio è più leggero dell'aria a temperatura ambiente, e che spiega perché palloncini salire quando si scatenano. Ancora più importante, l'uso di palloni di elio non è solo limitata ai parchi di divertimento o feste di famiglia di oggi, ma va ben oltre. In realtà, questi palloncini ad elio sono ampiamente utilizzati nel campo della pubblicità (al guinzaglio palloncini) e studi meteorologici (Programma mongolfiera scientifico della NASA).

Come Helium Balloons lavoro?

Palloncini sono fondamentalmente palloni che vengono riempite con gas elio, che è considerato la scelta migliore tra i vari più leggeri aria gas che possono essere utilizzati in palloni. In effetti, l'elio è il secondo elemento più leggero nell'universo osservabile - con solo idrogeno essendo più leggero di quello che. Come l'elio è più leggero dell'aria, utilizzando in palloni li aiuta a salire in cielo con l'aria atmosferica che agisce come fluido. Fondamentalmente, la densità della materia gioca un ruolo cruciale nel determinare se galleggia / salire o scendere / cadere. Poiché la densità dell'aria è inferiore alla densità di acqua, una bottiglia di plastica riempito di aria tende a galleggiare sull'acqua. Se si legano l'aria piena di bottiglia e pietra sia le estremità della fune e gettarlo in acqua, si vedrà la bottiglia che galleggia nell'acqua come un palloncino di gas nell'aria. Questo galleggiante della bottiglia può essere attribuita a 'galleggiabilità', che è definita come la forza verso l'alto esercitata su un oggetto che viene immerso nel fluido parzialmente o completamente.

Mentre la legge di galleggiabilità si applica ad aria (gas), la forza di galleggiamento dell'aria è molto inferiore a quella dell'acqua (liquido) quanto la sua densità è relativamente bassa. In caso di elio, la sua densità è inferiore alla densità dell'aria atmosferica. Nello specifico, la densità dell'aria è 1,25 g / L, mentre la densità di elio è solo 0,1785 g / L. La densità molto elevata di aria atmosferica può essere attribuito al fatto che l'azoto (che ha una densità di 1,2506 g / L) costituisce circa il 80 per cento di esso. Analogamente, il peso molecolare di aria è 28,9, che è di sette volte superiore a quella di elio con peso molecolare di 4,0. Come elio, che viene utilizzato per riempire un palloncino gas, è più leggero dell'aria all'esterno, questo pallone viene sottoposto a galleggiamento e inizia una ascendere graduale. A causa della capacità di palloncini senza equipaggio per raggiungere altezze notevolmente elevate, essi sono spesso usati nel campo della ricerca atmosferica per studiare le condizioni atmosferiche prevalenti in atmosfera.

Come nel caso di elio, neon anche idrogeno e sono classificati come 'più leggeri dell'aria' gas, la loro densità è inferiore a quella dell'aria. E 'questa bassa densità di questi gas, che aggiunge alla loro galleggiabilità. Mentre idrogeno, con una densità di 0,08,988 mila g / L, è più leggero elio, non è la prima scelta per palloni a causa della sua natura altamente infiammabile. Analogamente, anche neon - con la sua densità di 0,9002 g / L, è più leggero dell'aria, e quindi può essere utilizzato per riempire i palloni. Tuttavia, il fatto che è raro sulla Terra, più pesante rispetto al elio e costosi da produrre industrialmente, dà un pollice verso quando si tratta il suo uso in palloni.

Quanto peso può Ascensore Helium Balloons?

Per quanto riguarda ascensore palloncino è interessato, è direttamente proporzionale al volume di elio all'interno del palloncino, che, a sua volta, è direttamente proporzionale alla dimensione del palloncino. Fondamentalmente, 1 metro cubo di elio è conosciuto per sollevare 28,2 grammi di payload. Per scoprire quanto il peso di un palloncino di elio in grado di sollevare particolare, è necessario moltiplicare il volume di elio in 28.2.

Passo # 1: Trovare il volume di elio nel fumetto con il volume della formula sfera.

Volume della Sfera = 4/3 π.r3 dove r = raggio π = 3,14 (circa)

Se il diametro del palloncino è 10 m, il suo raggio sarà 5 ft

Pertanto, il volume di elio sarà 4/3 3,14 5 x 5 5 = 523,33 m cu

Passo # 2: Trova la capacità di carico del palloncino di elio.

Capacità di Payload (gm) = Volume di elio (cu ft) 28,2 g (circa)

Se il volume di elio è 523,33 m cu, la sua capacità di carico sarà 523,33 28,2 = 14.757,90 gm (32.53 lbs).

È interessante notare che i palloncini di grandi dimensioni utilizzati dalla NASA per gli studi scientifici sono stati progettati per trasportare un carico utile di 8.000 libbre. Lo stato-of-the-art Columbia Scientific Balloon Fondo (CSBF), gestito dalla NASA può facilitare il lancio del diametro di 400 ft palloni senza equipaggio ad alta quota ai fini della ricerca scientifica.

Quando il palloncino elio continua ad aumentare, la densità di elio all'interno continua a scendere. Ma c'è un limite a quanto in alto un pallone ad elio in grado di volare. Fondamentalmente, un palloncino può continuare a salire fino a quando l'aria circostante è più densa elio all'interno di esso. Come la densità dell'aria scende con l'altitudine, si arriva a un punto in cui è uguale alla densità di elio all'interno del palloncino. Teoricamente, l'altitudine massima di un palloncino di elio può raggiungere si crede di essere da qualche parte intorno a 110.000 piedi, tuttavia, molte cose entrano in gioco nel determinare quanto in alto un pallone ad elio può raggiungere, e che rende il massimo teorico di 110.000 discutibile. Allo stesso tempo, che spiega anche la capacità spettacolare dei senza equipaggio, ad alta quota palloni sviluppato dalla NASA per gli studi scientifici, per raggiungere una quota di 120.000 m