Omlouváme se za primitivní otázku, ale když nafoukneme gumový balónek a spojíme konec, jeho objem se zvětší, dokud se jeho vnitřní tlak nebude rovnat atmosférickému tlaku.
Ale po dosažení této rovnosti proč vzduch zhasne, když vystřelíme balón? Pokud existuje rovnost tlaku, co způsobuje proudění vzduchu?
Komentáře
- Vnitřní tlak se nerovná vnějšímu tlaku. Spíše jsou dostatečně blízko na to, aby bylo možné rozdíl ignorovat pro většinu účelů (například výpočet vztlaku balónu).
- Určitě máte na mysli gumový balón, ne plastový?
- @DavidConrad true díky pružnosti balónku fouká vzduch. Analogii pytle na odpadky je nejlepší pochopit, jak uvádí Bilkokuya v komentáři k nejhlasovanější odpovědi.
- Můžete vysvětlit, proč si myslíte, že tlakový balón má stejný tlak uvnitř i vně? Předpokládejme zejména, že máte nafouknutý balón a jeho konec se spojí: je tlak uvnitř balónku v tomto případě stejný, menší nebo větší než tlak vzduchu, ve vaší představě o fungování světa?
Odpověď
U nafouknutého a svázaného balónu není vnitřní a vnější tlak stejný. Vnitřní tlak je vyšší o částku $ 2 \ gamma | H | $ , kde $ \ gamma $ je nafouknutý balón povrchové napětí a $ H $ je jeho střední zakřivení (což je $ – 1 / R $ pro kouli ). Tomu se říká Young-Laplaceova rovnice .
Po uvolnění a vyfouknutí balónu se tlaky vyrovnají a povrchové napětí bude zanedbatelné.
Komentáře
- Nebylo vidět mnoho sférických balónků …
- @SolarMike Weird – téměř každý balón I ' jaký jsem kdy viděl, byl velmi blízký sférickému.
- Určitě jsou sférickější než kterákoli jiná kráva, kterou jsem kdy ' kdy viděl vidět!
- U nesférických balónků je vztah mezi průměrným zakřivením a dimenzemi jiný, ale hlavní myšlenka zůstává.
- Snadný způsob, jak si to dokázat; vezměte si tašku a chyťte do ní spoustu vzduchu. Horní část nechte otevřenou – všimněte si, že vzduch se stěží snaží uniknout, dokud nevytlačíte boky. Balón je stejný jako tento, ale ' vždy tlačí ze svých vlastních stran.
Odpovědět
Ale poté, co je dosaženo rovnosti, proč vzduch při průniku balónem zhasne? Pokud existuje rovnost tlaku, co způsobuje proudění vzduchu?
Musíte vzít v úvahu, že pružné napětí kůže balónku se táhne dovnitř . Díky tomu je tlak v balónu větší než jeho okolí. Jelikož existuje tlakový rozdíl, vzduch při průniku pokožkou vyfoukne a poruší elastické napětí kůže balónu.
Přemýšlejte o tom, co se stane, když balón vyhodíte do vzduchu. Na konci, když se balón napne, bude těžší ho vyhodit do vzduchu, dokud nepraskne. Vnější tlak se zjevně nezměnil. Elastické napětí balónového materiálu se zvýšilo, například to, co se stane, když napnete gumičku těsně předtím, než praskne.
Doufám, že to pomůže.
Komentáře
- Ve skutečnosti je většina balónků, které znám, mnohem těžší vyhodit do povětří, i když jsou malé, zejména v okamžiku, kdy přejdeme od prostého uvolnění kůže k jejímu skutečnému rozšíření – ale tento efekt je způsoben vlastnostmi materiálu gumy a není relevantní pro kvalitativní účinek.
- @BobD Ne, viz rovnice v odpovědi tparker '. Balón na začátku má menší poloměr, a proto má větší zakřivení, které vyžaduje na začátku vyšší tlak.
- Jak se balón rozšiřuje, je ve skutečnosti snadnější vyhodit do povětří určité rozdíly ve velikosti. Příklad najdete v experimentu se dvěma balónky . Dokud jsem nečetl o tomto experimentu na JV, nikdy jsem neuvažoval o tom, jak se mění balónový tlak s poloměrem. physics.stackexchange.com/questions/317032/…
- @JMac Na začátku že ' je pravda. Myslel jsem na to, co se stane na konci, když se balón velmi napne. Pro upřesnění upravím. Děkujeme za váš příspěvek.
- @HagenvonEitzen Pokud sledujete profesionály (buď lidi prodávající normální balónky, nebo lidé vyrábějící balónová zvířata), uvidíte, že začnou natahováním gumy, aby ji zahřáli a vylepšili poddajný, což usnadňuje počáteční inflaci.Pokud právě začínáte foukat do ' studeného ' balónu, pokoušíte se udělat ten počáteční " zahřátí " místo toho v plicích – a balón bude také tužší a náchylnější k prasknutí.
Odpovídejte
, dokud se jeho vnitřní tlak nebude rovnat atmosférickému tlaku
Odhad, že balón neroste (nebo se zmenšuje), protože tlak je stejný, není správný.
Balón neroste, protože účinná síla tlačí balón zevnitř je stejná jako efektivní síla tlačící balón z vnějšku.
Síla tlačící ven je skutečně způsobena tlakem vzduchu uvnitř balónu.
Ale síla se snaží zhroutí balón je tlak vzduchu na vnější straně (atmosférický tlak) plus elastický potenciál b aloon se snaží vrátit do své původní velikosti a tvaru.
Takže aby se zabránilo této dodatečné síle, musí být tlak uvnitř balónku vyšší než tlak vzduchu mimo balón.
Odpověď
Foukání do balónu je těžší než jen foukání do vzduchu, protože protažení gumy vyžaduje vyšší tlak vzduchu. jakmile je balón svázán, napnutá guma pokračuje ve stlačování vzduchu dovnitř, takže tlak vnitřního vzduchu zůstává vyšší než tlak vnějšího vzduchu. Odviňte balón a napnutá guma vytlačí vzduch, dokud se nezmenší na normální nenataženou velikost. Lepením nafouknutého balónku jehlou vytvoříte roztaženou gumu, která způsobí její prasknutí a velmi rychlé uvolnění vnitřního tlaku vzduchu.