Ballon. Történelem és feljegyzések

Nem tudni pontosan, mikor és hol emelkedett fel az első hőlégballon. Szenzációs felfedezést tettek 1973-ban: in ősi ország Az inkák a modern Peru területén sziklafestményeken egy hőlégballon képét találták tetraéder formájú kagylóval, és alulról felfüggesztették egy kétüléses gondolát - egy transzfert. Továbbá bemutatásra került a hőlégballon repülésre való felkészítése, a tűzgyújtás, a kagyló forró levegővel való feltöltése és a repülés szakaszai. Még jelezték is összehasonlító méretek kagylók. A kortársaink által ilyen terv szerint készített léggömböt a levegőbe emelték, elég életképesnek bizonyult, egy perc alatt száz méteres magasságot ért el.

A 14. században Albert szász szerzetes azt írta, hogy a tűz füstje sokkal könnyebb a levegőnél, és a tűz hatására a levegő tágulása következtében felszáll benne.

A 16. században Scaliger angol tudós azt javasolta, hogy készítsenek egy héjat a legfinomabb aranyból, és töltsék meg forró levegővel. Újabb száz évvel később jelent meg Cyrano de Bergerac „A másik fény, avagy a Hold államai és birodalmai” című regénye, amelyben számos érdekes projektek légi közlekedésre szolgáló repülőgép, egy hőlégballonhoz hasonló berendezést ismertetnek. A regényhős két hermetikus, füsttel teli kagyló segítségével szinte magához a Holdhoz repül, ahol füstöt bocsát ki, és a kagylókat ejtőernyőként használva nyugodtan leereszkedik a felszínére.

És mégis, a visszaszámlálást általában 1783. június 5-től hajtják végre, amikor is francia város Annon testvérek, Etienne és Joseph Montgolfier a levegőbe emeltek egy 600 térfogatú selyemgolyót. köbméter. A labda héját belülről papírral fedték be, alsó lyukájára pedig szőlőtőkéből készült rácsot rögzítettek, amit a színpadra szereltek fel. A színpad alatt tüzet gyújtottak, a forró levegő füsttel két kilométeres magasságba emelte a labdát. Ezért jött létre a hőlégballon elnevezés, ellentétben a charlier-vel, amelyet Károly professzorról neveztek el, aki 1783. augusztus 27-én hidrogénnel töltött ballont indított útjára.

Nem sokkal a második szülés után léggömbök Kombinált kivitelek jelentek meg, amelyek a két hagyományos előnyeit egyesítik. A héjat két részre osztották. A felső könnyű és nem gyúlékony héliummal, az alsó pedig forró levegővel. A repülés közben speciális égőkben elégetett propánnal, etánnal vagy kerozinnal való melegítésével a légiutasok szabályozzák a repülési magasságot. Ezt a típusú léggömböt néha rózsafüzérnek is nevezik – az egyik első ballonos, Jean Francois Pilâtre de Rosier tiszteletére, aki 1785-ben halt meg, amikor a forró levegő és hidrogén keverékével töltött léggömbje repülés közben kigyulladt.

A hőlégballonok repülési teljesítményében meghatározó tényező a héjban lévő levegő felmelegítésére szolgáló üzemanyag megválasztása. Hiszen minél nagyobb egy kilogramm üzemanyag fűtőértéke, minél kevesebb üzemanyagot kell bevinni egy repülésre, annál jobbak a hőlégballon repülési jellemzői: tovább lesz képes a levegőben maradni és repülni. nagyobb távolság vagy magasabbra emelkedni.

Elődeink kezdetben mindent felhasználtak a levegő felmelegítésére, ami éghetett – faágakat, szalmát, szenet stb. Később áttértek olajra, gyúlékony gázokra és szénre. Olyan üzemanyagot választottak, amely gyorsan és hatékonyan fel tudja melegíteni a hőlégballon levegőjét, olcsó és hozzáférhető.

Ennek eredményeként megegyeztünk a propán és a bután egyenlő arányú keverékével. Ez azonban valamivel rosszabb, mint a tiszta propán, mivel kisebb az illékonysága, és az égőket fel kell szerelni további eszközök a párolgás fokozására.

Az égők is a felismerhetetlenségig megváltoztak. Most ezek olyan szabályozó- és felügyeleti mechanizmusokkal felszerelt eszközök, amelyek automatikusan fenntartják a meleg levegő szükséges hőmérsékletét a héjban.

A burokban lévő levegő azonban felmelegíthető anélkül, hogy üzemanyagot égetne el a ballon fedélzetén. Van egy másik hőforrás - a nap. És ha a héjat feketére festik, felhalmozódik napenergia. Ennek az elvnek megfelelően 1973-ban az USA-ban megépült a Solar Firefly hőlégballon, amely csak energia felhasználásával repült. napsugarak. Számos léggömböt fejlesztettek ki Franciaországban infravörös sugárzás nap. MIR-nek hívták őket. Fő különbségük az, hogy a héjban lévő levegőt nem csak a légköri sugárzás melegíti fel infravörös tartomány, hanem földi is.

A MIR héj két részre oszlik. Felső rész gyakorlatilag nem bocsát ki infravörös sugárzást a héj külső felületének speciális bevonata miatt, például aluminizált mylarral, így hő halmozódik fel alatta. Alsó részátlátszó polietilén fóliából, alján lyukkal. Amikor egy ilyen léggömb a földnek egy olyan területe felett repül, ahol a hőáramlás felfelé irányul, a héj felmelegszik, és további aerosztatikus emelés jelenik meg. Nappal a ballon felemelkedik, éjszaka leereszkedik, de nem a földre, hanem egy bizonyos magasságig, ahol a föld sugárzása elegendő a megemelt levegő hőmérsékletének fenntartásához a héjban.

Természetesen a léggömb repülési magassága számos tényezőtől függ: a terület szélességétől és az évszakoktól, az égbolt tisztaságától és a napszaktól stb. A sztratoszférában a hőből származó aerosztatikus emelőerő A nap és a föld értéke mindig pozitív, vagyis egy léggömb a Föld teljes felületén éjjel-nappal átrepülhet.

A repülési magasság éjjel-nappal változtatható a héj tetején elhelyezett légszeleppel, amelyet egy fedélzeti energiaforrással hajtott kis motor vezérel. Amikor a szelep nyitva van, a héjban lévő meleg levegőt az alsó nyíláson át belépő hideg levegő váltja fel, amelynek átmérője nagyobb, mint a szelep átmérője. Ezenkívül a héj térfogata állandó marad.

Többnapos repülések léggömbök serkentette az aeronauták versenyszellemét. Sok repülésrajongó álmodott a Föld körüli repülésről. Eleinte megpróbáltak bármilyen óceán felett átrepülni. Az Atlanti-óceán bizonyult a legalkalmasabbnak, Északi rész amelyet számos légi és tengeri útvonal tarkít. Ez megkönnyítette a repülés nyomon követését és az Atlanti-óceán átrepülését kockáztató vakmerőek keresését.

1984. szeptember 14-én az 58 éves amerikai D. Kittinger, egykori katonai tesztpilóta felszállt a maine-i Caribou városából, és egy erős hátszél körülbelül 70 órával később Franciaország partjainál találta magát. Repülési útvonala Új-Fundland felett, majd Grönlandtól délre, Írország előtt pedig élesen délkeletre fordult. Ez némileg megnehezítette a leszállási hely kiválasztását, mivel Európa felett a repülő a tervezett leszállási helyektől jelentősen délre találta magát.

Miután végigrepült a Pireneusok északi nyúlványain és Franciaország Földközi-tenger partján, egy erdős területen landolt az olaszországi Savona város közelében. Nehéz volt a cél, az aeronauta három méter magasból kiesett a gondolából, eltörte a lábát, azonnal kórházba szállították.

1998-ban Steve Fossett felállította a repülésben maradás rekordját. Elindult egy járatra újév, a teljes gondolát propán hengerekkel felakasztották, hogy tovább melegítsék a levegőt a héjban. A repülés közben azonban baj történt vele – nem volt hajlandó számítógépes rendszer felfűtötte a kabint, és fagyni kezdett. Le kellett ereszkednünk a légkör melegebb rétegeibe. 914 méteres magasságban kelt át a ballonos orosz határ az Anapa régióban. Egy idő után jelzést kapott egy vészhelyzetről - a berendezés végül meghibásodott, és kénytelen volt leszállni a Grechanaya Balka farm közelében, a Krasznodar Területen.

Az 1998-as rekorder a svájci Bertrand Piccard nemzetközi legénysége volt. A belga Bim Verstraeten és az angol Andy Elson. Miután a Brightling Orbiter 2 léggömbön nagy felhajtás nélkül felszálltak Európából az egekbe, több mint húszezer kilométert repültek. Ám miután kedvezőtlen időjárási körülményekbe ütköztek, kénytelenek voltak leszállni Burmában.

Az izgalom egyre nőtt. 1999-ben egymás után indultak a legénységek különböző országokés gyakrabban kudarcot vallottak. A fő harc az európaiak között tört ki. A brit Andy Elson és Colin Prescott, akik 1999. február 17-én indultak először Spanyolországból, több mint tizenkét napot töltöttek a levegőben, megdöntve ezzel a repülési időtartam és hatótávolság világrekordját, de mégis kénytelenek voltak leszállni – kifogyott az üzemanyaguk. .

A rekordereket követve egy újabb léggömb rohant fel, amelyet március 1-jén, vasárnap reggel indítottak a svájci Chateau d'E városból, ugyanazzal a céllal – megállás nélkül repülni bolygónkon. Parancsnoka a híres unokája volt A svájci tudós és utazó, Auguste Piccard Bertrand, hogy időben, azaz szilveszterkor induljon, két ok akadályozta meg: a kedvezőtlen időjárás és az, hogy Peking nem kapott engedélyt a kínai légtéren való átrepülésre.

Az Orbiter 3 rekeszei nem héliummal, hanem propánnal voltak feltöltve, így nagyobbnak és nehezebbnek bizonyult, mint az Elson és Prescott ballon. Magassága 55 méter, súlya 9 tonna. De nagy üzemanyagtartalékot tudott felvenni, és ez végül kifizetődött.

„Picart és társa, Brian Jones brit pilóta abban reménykedett, hogy 16 napon belül körberepülhetik a Földet” – írja S. Nikolaev a „Technology for Youth” című magazinban, előnye, hogy átrepülési engedélyt kapott. déli része Kína. Az expedíció azonban korántsem volt könnyű. Erős talajszélben kellett felszállniuk, nem várva a jó időt, mivel Piccard félt, hogy lemarad a kedvező sztratoszférikus áramlatokról. A rajt után azonnal Spanyolország felé vitték őket. A repülés irányát azonban sikerült kissé kiegyenesíteniük, Mauritánia felett kedvező légáramlatba kerültek, ami India felé indította őket. Kína és azon keresztül Csendes-óceán Kaliforniába...

A léggömb többször lefagyott, és elkezdett gyorsan veszíteni a magasságból. Problémák adódtak az oxigénellátásban és a ballonvezérlő rendszerekben is...

Csak amikor az Orbiter-3 ballon a tizennyolcadik napon elhaladt az amerikai kontinensen, és az Atlanti-óceán felett találta magát, a ballonosok kezdtek komolyan reménykedni expedíciójuk sikeres kimenetelében. A remény erőt adott nekik, ami addigra már fogyóban volt. A repülõgépek jelentették az irányítópontnak, hogy az egyik fûtésük meghibásodott, és a fedélzeten a hõmérséklet nem haladta meg a nyolc Celsius-fokot. Mindketten erősen megfázik. Bertrand Picard, hivatása szerint pszichiáter, még hipnózisra is kényszerült, hogy visszanyerje erejét.”

Március 21-én, délelőtt tíz óra körül a hihetetlenül fáradt ballonosok, akik több mint negyvenezer kilométert repültek, elhagyhatták szűkös kabinjukat. „A sas leszállt” – üzenték rádión Svájcnak, és a Kairótól 800 kilométerre délnyugatra fekvő Mut falu közelében szálltak le.

Tehát a rekord megtörtént. Miről álmodozhatnak most a modern repülők? A két póluson való átrepülésről? Vagy léggömbversenyen földgolyó- aki vállalja utazás a világ körül gyorsabban? Valószínűleg logikusabb egy másik utat választani. A NASA szakemberei óriási, tök alakú léggömböt építettek csillagászati ​​kutatásokhoz. Átmérője körülbelül 128 méter, magassága 78. Az egyik próbálkozás 2001 tavaszán kudarccal végződött. A léggömb szivárgás miatt elsüllyedt, 20 kilométeres magasságba emelkedett. Feltételezhető, hogy egy ilyen óriás 35 kilométeres magasságban lebeg 1350 kilogrammal tudományos felszerelésés akár száz napig is a levegőben maradnak. És ez idő alatt, kedvező szelek jelenlétében, ötször repül körül bolygónkon.

Ebben az esetben minden vezérlés rádión és az autopilot segítségével történik. Használatra szánták napelemek fedélzeti rendszerek áramellátására. Egy léggömb kilövése legalább háromszor kevesebbe kerül, mint egy műhold, az ejtőernyővel leeresztett felszerelés pedig többször is használható.

Egy másik eredeti projektet Eric Reiter és David Goodwin amerikai tervezőhallgatók javasoltak: egy 180 méteres léghajó úgy lebegne az egekben, mint egy klipper. Függőleges szerkezetének alsó része stabilizáló gerincként, míg a héliummal töltött központi és két oldalponton vitorlaként szolgál majd. Az óriási léggömb használható tudományos alap vagy turistarepülőgép.

A levegőben (a folyadékokban is) lévő összes testre felhajtóerő (archimedesi) hat. Hogy megbizonyosodjunk erről, tegyük meg következő élmény. Egyensúlyozzuk a mérlegen egy sűrített levegővel töltött, dugóval lezárt edényt, amelyen egy gumilabda üres héjához kötődő üvegcsövet vezetnek át (138. ábra, a). Ha kinyitja a szelepet a csövön, a sűrített levegő kitölti a labdát, és megnő a térfogata. Amint ez megtörténik, látni fogjuk, hogy a mérleg egyensúlya megbomlik (138. ábra, b). Ez azért történik, mert egy további felhajtóerő kezd hatni a labdára, és a súlya csökken.
A levegőben lévő testre ható arkhimédeszi (úszó) erő meghatározásához a levegő ρ levegő sűrűségét meg kell szorozni a gyorsulással szabadesés g = 9,8 N/kg és a levegőben lévő test V térfogatára:

F A = ​​ρ levegő gV

Ha ez a hatalom úgy alakul több erő a testre ható gravitáció, a test felrepül. A repülés ezen alapszik.

A repülésben használt repülőgépeket ballonoknak nevezzük. Vannak irányított, nem irányított és lekötött léggömbök. A léggömb alakú héjjal rendelkező, ellenőrizetlen szabadrepülésű léggömböket hőlégballonoknak nevezik. Az irányított ballonokat (amelyek motorja és légcsavarja van) léghajóknak nevezzük. A lekötött léggömbök kábellel vannak a talajhoz kötve, ami megakadályozza, hogy a készülék vízszintes repüléseket hajtson végre.

Ahhoz, hogy egy léggömb felfelé emelkedhessen, meg kell tölteni gázzal, amelynek sűrűsége kisebb, mint a levegőé. Ez lehet például hidrogén, hélium vagy felmelegített levegő.

Az első kísérletet, hogy egy nagy, füsttel teli léggömbben a levegőbe repüljön, 1731-ben Kryakutny orosz jegyző tette Kazanyban. Erre a repülésre a papság kiutasította Kryakutnyt szülőváros, és a labdája hamar feledésbe merült.

Franciaországban az első hőlégballont (hőlégballont), amelyet sikeresen alkalmaztak repüléstechnikai célokra, csak 52 évvel később építették J. és E. Montgolfier testvérek. Forró levegővel töltötték meg a léggömböt. Miután megbizonyosodtak arról, hogy a léggömb repülni tud, a Montgolfier testvérek egy birkát, egy kakast és egy kacsát tettek a ballon kosarába. Ezek az állatok lettek az első léggömbösök. 1783 őszén az emberek – Pilate de Rosier és d'Arlandes – elindultak első (25 perces) repülésükre ugyanazon a léggömbön.

Annak meghatározásához, hogy egy léggömb milyen terhelést képes felemelni, ismernie kell az emelő erejét. A léggömb emelőereje egyenlő a különbséggel Arkhimédeszi erőés a labdára ható gravitációs erő:

F = F A - F T

Minél kisebb az adott térfogatú ballont megtöltő gáz sűrűsége, annál kisebb a rá ható gravitációs erő, és ezáltal annál nagyobb a felhajtóerő.

Ha a levegőt 0 °C-ról 100 °C-ra melegítjük, sűrűsége mindössze 1,37-szeresére csökken. Ezért a léggömbök emelőereje megtelt meleg levegő, kicsinek bizonyul. Ezt észrevéve a francia tudós, J. Charles azt javasolta, hogy töltsenek meg egy léggömböt hidrogénnel - egy gázzal, amelynek sűrűsége 14-szerese. kisebb sűrűség levegő. Ennek a sűrűségnek köszönhetően a hidrogén emelőereje több mint háromszor nagyobb, mint az azonos térfogatú felmelegített levegő emelőereje.

Az első repülés hidrogénnel töltött léggömbön (139. ábra) 1783 téli első napján történt. A léggömb átmérője 8,5 m volt 3400 m-es hasonló mérések ezt követően kezdtek szerepet játszani fontos szerep a meteorológiában. Oroszországban az első hőlégballonos repüléseket 1803-ban hajtották végre (először Szentpéterváron, majd Moszkvában).

A ballonos repülések eleinte általában szórakoztatóak voltak. De aztán egyre inkább tudományos (légkörkutatás, meteorológiai kutatás) és katonai (felderítés, bombázás) célokra kezdték használni a léggömböket, valamint jármű. 1929-ben a német Graf Zepelin léghajó három közbenső leszállással 21 nap alatt 35 ezer km-es világkörüli repülést hajtott végre. átlagsebesség a repülési sebesség 177 km/h volt.

A Nagy idején Honvédő Háború léggömbök („barrier ballons”) játszottak nagy szerepet V légvédelem Moszkva és Leningrád.

A ballon hidrogénnel való feltöltésekor ne feledje, hogy ennek a gáznak van egy nagy hátránya - ég, és a levegővel együtt robbanásveszélyes keveréket képez. Ezért a hidrogénnel töltött léggömbökben való repülésnél fokozott óvatossággal kell eljárni, különben egy ilyen repülés tragédiával végződhet. Az egyik ilyen tragédia 1937-ben történt, amikor a Hindenburg német léghajó leszállás közben felrobbant, és 36 ember életét vesztette.

A hélium nem gyúlékony és egyben könnyű gáz. Ezért van manapság sok léggömb tele héliummal.

A levegő sűrűsége a magasság növekedésével csökken. Ezért, ahogy a ballon felfelé emelkedik, a rá ható arkhimédészi erő csökken. Miután az arkhimédeszi erő eléri értékét, egyenlő erősségű gravitáció, a léggömb emelkedése megáll. Hogy magasabbra emelkedjen, speciálisan vett ballasztot ejtenek le a labdáról (például homokot öntenek ki a zsákokból). Ebben az esetben a gravitációs erő csökken, és ismét a felhajtóerő válik uralkodóvá.

A talajba süllyedés érdekében a felhajtóerőt éppen ellenkezőleg, csökkenteni kell. Ezt a labda térfogatának csökkentésével érik el. A golyó tetején egy speciális szelep található. Amikor ez a szelep kinyílik, a gáz egy része elhagyja a labdát, és a labda elkezd leesni.

A sztratoszférába (azaz 11 000 m-nél nagyobb magasságba) való repülésre tervezett léggömböket sztratoszférikus ballonoknak nevezzük. A sztratoszférikus léggömbök emelőerejének kellően nagynak kell lennie. Ezért hidrogénnel vannak feltöltve, ahol az maximális.

A meleg levegő sem veszített fontosságából. Kényelmes abban, hogy a hőmérséklete (és ezzel együtt a sűrűsége és ezáltal az emelőerő) a golyó alsó részén található lyuk alatt található gázégővel állítható. Az égő lángjának növelésével magasabbra emelheti a golyót. Ahogy az égő lángja csökken, a labda lefelé mozog. Lehetőség van olyan hőmérséklet kiválasztására, amelynél a labdára a fülkével együtt ható gravitációs erő megegyezik a felhajtóerővel. Ekkor a labda a levegőben lóg, és könnyen lehet megfigyeléseket tenni belőle.

Napjainkban a tudósok és a tervezők azt tervezik, hogy nem csak a Földön, hanem más bolygókon is használnak ballonokat. Például 1985-ben szovjet automata bolygóközi állomások A "Vega-1" és a "Vega-2" léggömböket szállított a Vénuszra. A légkörében mozogva ezek az eszközök értékes információkat továbbítottak a Földre fizikai feltételek ezen a bolygón.

1. Mik azok a léggömbök? 2. Miben különböznek egymástól? Léggömbök léghajókról? 3. Miért nevezik a hőlégballonokat másképpen hőlégballonoknak? 4. Milyen gázokat töltenek meg a léggömbök? Miért pont őket? 5. Melyik repülőgépek sztratoszférikus léggömböknek hívják? 6. Hogyan határozható meg a léggömb emelése? 7. Hogyan lehet szabályozni a meleg levegővel töltött léggömb magasságát? 8. Egy héliummal töltött léggömböt véletlenül kiengedett egy gyerek. Meddig fog emelkedni ez a labda?

A földgáz veszélyes – nem szabad két véleményt alkotni róla. Mindazonáltal mondjuk rögtön: ha az olvasók figyelmesen elolvassák a cikket és alaposan dolgoznak, akkor a lufi makettjének készítésekor nem esik bántódásuk, még kevésbé felrobbantják a lakásukat!

Még a kémiában kevéssé járatos emberek is tudják, hogy a metán könnyebb a levegőnél. Övé molekulatömeg- 16 versus 29 levegőnél. Azonban repül-e a léggömb, ha a szokásos hélium helyett metánnal töltik meg?

Az egyik léggömbnek szentelt oldalon a következő válaszokat találtuk:

Milyen gázt használnak a léggömbök felfújására? Ha a labda „repül”, akkor biztos lehet benne, hogy nem ugyanazzal a gázzal van felfújva, mint a gáztűzhelyeket. Csak egy nagyon könnyű gáz, amely sokkal könnyebb a levegőnél, tudja tartani a labdát a levegőben. A propán és a bután nehezebb a levegőnél, és a labda a padlón hever. A metán kicsit könnyebb a levegőnél, de emelőereje mégsem lenne elég egy „hétköznapi” kis léggömb égbe emeléséhez: a föld fölé csak egy hatalmas, metánnal töltött léggömb tud felemelkedni – és még akkor is rendkívül „lomhán” : nagyon kis emelőképessége lenne.

Milyen gáz képes könnyedén a levegőbe emelni bármilyen latex- vagy fóliaballont? Csak két ilyen gáz létezik: a hidrogén és a hélium.

Hasonlítsuk össze a fajlagos emelőerő értékeit:

könyvből Talanov A.V. Mindent a léggömbökről (2002)

Aki azonban mindent kísérletileg szeretne tesztelni, annak két nehézséggel kell szembenéznie: egyrészt túl alacsony a gáznyomás a háztartási hálózatban ahhoz, hogy „felfújja” a lufit, másrészt sokaknak fogalmuk sincs, hogyan vegyenek gázt a kályhaégőkből. Nézzünk meg mindent sorban.

Egyetlen könyvben találtunk említést egy ilyen kísérletről - jó műhely a fizikában. Adjunk árajánlatot.

Gyermek léggömbök feltöltése városi gázzal

Gyermek gumilabda, palack alsó csővel (2 l), 2 dugóval fúrt lyukak, 3 rövid üvegcső, gumicső, csavaros bilincs, gáztömlő, kézi gumi izzó, levegő szivattyúzása és leeresztése, vezeték.

A felső dugóba helyezett üvegcső alsó végéhez gumiballont erősítenek, és az alsó csővel együtt a palack belsejébe helyezik (lásd még E-73). Ennek a csőnek a felső szabad végére egy, a gázvezetékhez vezető gáztömlőt helyeznek (126. ábra).

A palack alsó oldalsó csövébe egy rövid üvegcsővel ellátott dugót helyeznek, amelynek szabad végére csavaros szorítóval ellátott gumicső van felszerelve. Ebbe a gumicsőbe egy rövid üvegcső-szopókát helyeznek.

Amikor levegőt szívnak ki a lombikból, a benne lévő gumiballon megtelik gázzal (mint az E-73-ban). A palack feltöltése után a bilincset felcsavarjuk, a gázvezeték csapját elzárjuk és a gáztömlőt eltávolítjuk a felső üvegcsőről. A tömlő helyett egy második gyerek gumilabda kerül a csőre, amelyből lehetőség szerint eltávolították a levegőt.

A szájrészen keresztül levegőt fújnak a palackba. A kifújt levegő nyomása alatt a palackban található ballon összenyomódik, és a benne lévő gáz a felső gumigolyóba kerül, felfújva azt. Miután a léggömb megtelt, a bilincset fel kell csavarni, és a ballon nyakát szorosan meg kell kötni egy zsinórral.

A palackból kivett léggömb lassan lebeg a levegőben.

jegyzet
A gumipalackok gázzal való feltöltése palack nélkül is megoldható a palack és a gázvezeték közé elhelyezett gumipumpa segítségével (127. ábra). A gumipumpa izzója kézzel aktiválható, amihez elég az izzót többször megnyomni, a tenyerében tartva.

A második lehetőséget használtuk, mivel az egyszerűbb, főleg, hogy van egy egész doboz ilyen izzónk szeleppel (gázanalizátorokhoz használják). Ennek értelme egyszerű tapasztalat szükséges hermetikusan lezárt! rögzítsen egy gumicsövet a vezetékhez, és növelje a metánhálózat nyomását, hogy a ballon felfújódjon. Az ilyen izzó úgy működik, mint egy kerékpáros szivattyú, egy irányba vezeti a levegőt, és kényelmes alumínium adapterekkel van felszerelve - a kimeneti átmérő éppen megfelelő a labdához.

Először is gondoljuk át, hogyan lehet szorosan csatlakoztatni a csövet a gáztűzhelyhez. Ez látszik a készülékéből. A fúvókából - egy kis lyukkal ellátott sárgaréz henger - gáz a tölcsérbetétbe kerül, felfelé menet levegővel keveredik és ennek köszönhetően a kiáramló gáz-levegő keverék korom nélkül ég el. Távolítsuk el a felső tányérfedelet és vegyük ki a tölcsér alakú bélést (jól látszik, hogy a tűzhely nem sérül meg).

A léggömbök felfelé emelkednek, mert az általuk töltött gáz könnyebb, mint a környező levegő. Sok gáz, különösen a hidrogén és a hélium, kisebb sűrűségű, mint a levegő. Ez azt jelenti, hogy adott hőmérsékleten térfogategységenként kisebb tömegük van, mint a levegőnek.

Amikor ilyen könnyű gázokat pumpálnak egy léggömbbe, az addig emelkedik teljes súly a gázhéj, a kosár, a súly és a kábelek kisebbek lesznek, mint a ballon által kiszorított levegő súlya. (Mivel a levegőt a fizika folyékony közegnek tekinti, itt ugyanaz a törvény érvényes, mint a folyadékba merült testekre.) A hideg levegőhöz képest kisebb sűrűségű forró levegő is felemelkedik. Bár a forró levegő nem olyan könnyű, mint egyes gázok, biztonságosabb és könnyen előállítható a ballonhéj nyaka alá szerelt propán fáklyákkal, amelyek általában könnyű anyagból, például megerősített nylonból készülnek. A forró levegővel töltött léggömbök általában több órán keresztül repülnek, de a héjon belüli levegő további melegítése nélkül fokozatosan elvesztik a magasságukat.

Molekulák különböző hőmérsékleteken

• Amikor a levegő hideg, a molekulák lassan mozognak és közel vannak egymáshoz.
• Ha a levegő felmelegszik, akkor lehetA molekulák gyorsabban kezdenek mozogni, és oldalra térnek, és nagyobb térfogatot töltenek be.
• Mivel a felmelegített levegőtovább tágul, kevésbé sűrűsödik.
• A levegő hűtésekor aztA molekulák veszítenek sebességükből, térfogatuk csökken, sűrűségük nő.

1. A léggömb az oldalán fekszik. A propán fáklyák felmelegítik a héj belsejében lévő levegőt, ami megduzzad és felemelkedik.
2. A forró, könnyű levegő (kép a szöveg alatt) felemelkedik a kagyló belsejében, majd leáramlik a falakon. A hideg levegő a nyakon keresztül kipréselődik, a héj súlya a levegővel csökken, és a ballon felemelkedik.
3. A pilóták az égők rendszeres bekapcsolásával fenntartják vagy növelik magasságukat. Amíg a héj belsejében lévő levegő melegebb, mint a külső levegő, az emelőerő legyőzi a gravitációs erőt.
4. A léggömb leereszkedik, ahogy az őt megtöltő levegő lehűl és összehúzódik. A pilóták felgyorsíthatják leszállásukat, ha forró levegőt engednek ki a ballon tetején lévő lyukon keresztül.

Nyomás, térfogat és hőmérséklet kölcsönhatása

Három paraméter kölcsönös függése. A gáz nyomása, térfogata és hőmérséklete egymással összefügg. Szobahőmérsékleten (jobbra) a gázmolekulák mozgása az edényben bizonyos nyomást hoz létre. Ha a térfogat > fele akkora (a jobb oldali középső kép), a belső nyomás megduplázódik. Amikor a levegő felmelegszik (jobb szélen), a nyomása és térfogata a hőmérséklettel arányosan nő.

Elég gyakran hallani azt a véleményt, hogy a gáz az veszélyes anyag. Nem igaz állítás. Miért „megtörténik” ilyen gyakran?

A tény az, hogy a "gáz" szónak, mint sok más orosz nyelvű szónak, több jelentése (definíciója) van. „Fő” jelentésében a gáz egy halmazállapot (bármely anyag lehet szilárd, folyékony és gáznemű). És az egyik további jelentésben a gáz fogalma háztartást jelent gyúlékony gáz, gáztűzhely égőkben használják (általában metán).

Milyen gázt használnak a léggömbök felfújására? Ha a labda „repül”, akkor biztos lehet benne, hogy nem ugyanazzal a gázzal van felfújva, mint a gáztűzhelyeket. Csak egy nagyon könnyű gáz, amely sokkal könnyebb a levegőnél, tudja tartani a labdát a levegőben. A propán és a bután nehezebb a levegőnél, és a labda a padlón hever. A metán kicsit könnyebb a levegőnél, de emelőereje mégsem lenne elég egy „hétköznapi” kis léggömb égbe emeléséhez: a föld fölé csak egy hatalmas, metánnal töltött léggömb tudott felemelkedni – aztán rendkívül „lomhán”: nagyon alacsony emelése lenne.

Milyen gáz képes könnyen a levegőbe emelni bármilyen gázt? Csak két ilyen gáz létezik: a hidrogén és a hélium. Mindkét gáz elemi anyag, és szerepel a listán periódusos táblázat D.I. Mengyelejev az 1. és 2. szám alatt. Az univerzumban való elterjedtség tekintetében hasonló: a hidrogén az első helyet, a hélium a második helyet foglalja el. A „könnyűség” tekintetében ezek a gázok is az első és a második helyet foglalják el (a hidrogén a legkönnyebb, a hélium pedig csak valamivel nehezebb), és messze felülmúlják az összes többi gázt. Az atomok méretét tekintve is vezető szerepet töltenek be, bár itt egy kicsit fordítva van: a hélium atomja a legkisebb, a hidrogén pedig a második helyet foglalja el.

De úgy tűnik, hogy ez a gázok közötti hasonlóság vége. A hidrogén nagyon aktív elem, rendkívül gyúlékony és robbanásveszélyes: még a háztartási propánnál is veszélyesebb. A hélium pedig egy teljesen inert gáz, amely egyikkel sem reagál ismert anyag, ezért nem éget, nem éget, és nem okozhat mérgezést sem. Az orosz és európai szabványoknak, valamint a szabályoknak megfelelően tűzbiztonság A léggömbök felfújásához csak héliumot vagy közönséges levegőt használnak. ()

Biztonságos-e belélegezni a héliumot ballon? Teljesen biztonságos, ha természetesen magáról a héliumról beszélünk, és nem baktériumokról vagy egyéb mellékhatásokról, amelyek jelen lehetnek. A hélium kémiai értelemben még „semlegesebb”, mint a nitrogén, amelyből többnyire áll a föld légköre. A búvárok a légzési keverék összetevőjeként héliumot használnak, amikor dolgoznak nagy mélység, hiszen az emberi vérben gyakorlatilag nem oldódik.