Екатерина Иванцова
декабрь 2017.
6014

Как высоко может подняться в небо воздушный шарик (гелевый, среднего размера)?

ХимияФизикаНаука
Ответить
Ответить
Комментировать
1
Подписаться
12
12 ответов
Поделиться

Гелиевые шарики, поднимаясь всё выше и выше, постепенно раздуваются, поскольку с увеличением высоты падает внешнее давление из-за большой разрежённости воздуха и, когда распираемая давлением изнутри оболочка уже не выдерживает, шарики лопаются.

Julia Danilushkinaотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии

Причина того, что шарик начинает взмывать вверх - в плотности гелия, которым он наполнен. Т.к. гелий легче, то со стороны окружающего воздуха действует архимедова сила, направляющая его вверх ( это из-за разности давлений возникает, ну не в этом суть сейчас).  Важно понимать, что всё время происходит некоторая борьба между молекулами газа внутри шарика и окружающего пространства. Грубо говоря: молекулы внутри шарика пытаются его растянуть и вырваться наружу в окружающее  пространство (т.к. двигаются с очень большими скоростями и очень часто ударяются о стенки шарика), а воздух из окружающей среды бьет с противоположной стороны, пытаясь его сжать. То есть, если шарик лопнул в момент, когда вы его надували, то просто молекулы внутри шарика победили и выбрались наружу, т.к. разность давлений между молекулами внутри шарика и извне стала достаточно большой, чтобы победить упругость вещества из которого сделан сам шарик. Обратно, если взять бутылку и начать из неё высасывать воздух, то легко заметить, что её начнет сплющивать - это делает воздух, окружающий нас и создающий давление в одну атмосферу на все объекты, что находятся в этой среде. Ну так вот, если вы надули шарик и он выглядит весьма упруго, то значит, что сейчас  разность давлений между газом внутри шарика и внешней средой оптимальная для сохранения такой его формы(давление внутри чуть больше, чем снаружи, но недостаточно больше, чтобы его разорвать и не так мала, чтобы не сделать его упругим и большим) . Если внутри шарика легкий газ и вы его отпускаете в небо, то он начинает подниматься(что уже было сказано). Теперь важно узнать, какие изменения будут с набором высоты происходить. Внутри шарика давление никак не поменяется, ибо это уже замкнутая система(ну не будем учитывать температуру, пожалуй, ибо с её понижением с высотой там давление немного упадет, на самом деле, но температура имеет свойство с высотой колебаться, так что упустим это), а важным для нас является изменение давления в атмосфере. Так как у поверхности Земли концентрация молекул максимальная и самых тяжелых (т.к. на них действует гравитация), то с подъемом давление будет падать экспоненциально (это весьма быстро). Из этого следует, что разность давлений внутри шарика и давления внешней среды будет расти также быстро, причем оно будет расти в сторону победы газа внутри шарика. Рано или поздно достигнется точка, когда эта разность будет критическая для материала из которого сделан шарик и он лопнет. 

Артём Егоровотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии

По мере подъёма в атмосфере будет наблюдаться понижение атмосферного давления. В результате чего содержимое шарика начнёт увеличиваться в объёме, и шарик лопнет. Давления на высоте 1-2 км. будет достаточно.

Показать ещё 9 ответов
Ответить