Екатерина Иванцова
декабрь 2015.
11108

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

Ответить
Ответить
Комментировать
1
Подписаться
13
14 ответов
Поделиться

Воздух имеет свою массу и ближе к поверхности к земли его концентрация выше, а значит, чем больше высота над поверхностью земли, тем ниже там давление окружающего воздуха — внутреннее давление в шарике же постоянно, но для сохранения этого давления он вынужден увеличивать свой объём, и при определённом значении объёма натяжение резины достигает величины, при которой оболочка уже не может сдерживать воздух внутри, и лопается. А потом с неба падают его кусочки. Как-то раз мне на балкон шмякнулся.

Хотя вариант этого мультфильма мне нравится больше youtube.com

21
-3
Прокомментировать

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
15
-1
Прокомментировать

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.

12
0
Прокомментировать

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
14
-3
Прокомментировать

Проблема не с плавучестью (разница плотностей минус вес оболочки и полезной нагрузки) а с прочностью материала шарика. Они лопаются от разницы давлений (с увеличением высоты давление воздуха падает, давление внутри шарика тоже - шарик раздувается и лопается) и с температурой. На каждую 1000 метров высоты температура падает примерно на 8 градусов. Если на земле было комфортные 20град то на высоте 4000метров уже минус 12, и обычный шарик станет хрупким, потеряет эластичность и при изменении давления лопнет. Поэтому высотные аэростаты делают многослойными и как правило не эластичными. Вы можете посмотреть видео с рекордного прыжка Феликса Баумгартнера - его аэростат у земли выглядел как вытянутая вялая капля, а с набором высоты - превратился в тугой шар.

Доступные в продаже оболочки, будучи правильно заполнены, в свободном режиме могут подняться примерно до 30тысяч метров. Небо уже черное, звезды белые, земля круглая.

Обычный шарик надутый как попало и при температуре как сейчас поднимется метров на 600

9
-1
Прокомментировать
Читать ещё 9 ответов
Ответить