Hvis trykket inden i og uden for en ballonbalance, hvorfor forlader luften, når den popper?

Undskyld for det primitive spørgsmål, men når vi puster en gummiballon og binder enden, stiger dens volumen, indtil dens indre tryk er lig med atmosfærisk tryk.

Men efter at ligestillingen er opnået, hvorfor går luften ud, når vi springer ballonen op? Hvis der er lighed med tryk, hvad forårsager luftstrømmen?

Kommentarer

  • Det indre tryk svarer ikke til det ydre tryk. Snarere er de tæt nok på, at forskellen kan ignoreres til de fleste formål (såsom beregning af ballonens opdrift).
  • Mener du helt sikkert en gummiballon, ikke en plastik?
  • @ DavidConrad sandt ballonens elasticitet får luften til at blæse ud. Analogien med en skraldespand er bedst at forstå dette, som nævnt af Bilkokuya i kommentaren til det mest stemt svar.
  • Kan du forklare, hvorfor du mener, at en trykballon har det samme tryk inden og ud? Antag især, at du har en ikke-oppustet ballon, og du binder enden: Er trykket inde i ballonen i så fald lig med, mindre end eller større end lufttrykket i din opfattelse af, hvordan verden fungerer?

Svar

For en oppustet og bundet ballon er det indre og det ydre tryk ikke ens. Det indre tryk er højere med et beløb $ 2 \ gamma | H | $ , hvor $ \ gamma $ er den oppustede ballon “s overfladespænding og $ H $ er dens gennemsnitlige krumning (hvilket er $ – 1 / R $ for en sfære ). Dette kaldes Young-Laplace ligning .

Når ballonen er løsnet og deflaterer, udjævnes trykket, og overfladespændingen bliver ubetydelig.

Kommentarer

  • Ikke set mange balloner, der er sfæriske …
  • @SolarMike Weird – næsten hver ballon jeg ' vi nogensinde har set har været ret tæt på sfæriske.
  • De er bestemt mere sfæriske end nogen ko, jeg ' har nogensinde set!
  • For ikke-sfæriske balloner er forholdet mellem den gennemsnitlige krumning og dimensionerne anderledes, men hovedideen forbliver.
  • Nem måde at bevise dette for dig selv; få en skraldespand og fang en masse luft i den. Lad toppen af den åbne – bemærk, at luften næppe forsøger at flygte, indtil du skubber siderne. Ballonen er den samme som denne, men den ' skubber altid ind fra sine egne sider.

Svar

Men efter at ligestilling er opnået, hvorfor går luften ud, når vi trænger ind i ballonen? Hvis der er tryklighed, hvad forårsager luftstrømmen?

Du skal tage højde for, at ballonhudens elastiske spænding trækker indad . Dette gør trykket i ballonen større end omgivelserne. Da der er en trykforskel, blæser luften ud, når du trænger ind i huden og besejrer ballonhudens elastiske spænding.

Tænk over, hvad der sker, når du sprænger en ballon. I slutningen, når ballonen bliver stram, bliver det sværere at sprænge den, indtil den sprænger. Det udvendige tryk er tydeligvis ikke ændret. Ballonmaterialets elastiske spænding er steget, ligesom hvad der sker, når du strækker et elastik lige før det klikker.

Håber det hjælper.

Kommentarer

  • Faktisk er de fleste balloner, jeg kender, meget sværere at sprænge, mens de er små, især på det tidspunkt, hvor vi går fra bare at fjerne afskalning af huden til faktisk at udvide den – men denne effekt skyldes materialegenskaber af gummiet og ikke relevant for den kvalitative effekt.
  • @BobD Nej, se ligning i tparker ' s svar. Ballonen i starten har fået mindre radius, derfor større krumning, som kræver højere tryk i starten.
  • Når en ballon udvides, er det faktisk lettere at sprænge under visse forskelle i størrelse. Se to-ballon eksperimentet for et eksempel. Indtil jeg læste om dette eksperiment på SE, havde jeg aldrig overvejet, hvordan ballontrykket ændres med radius. physics.stackexchange.com/questions/317032/…
  • @JMac I starten at ' er sandt. Jeg tænkte på, hvad der sker i slutningen, når ballonen bliver meget stram. Jeg vil redigere for at afklare. Tak for dit input.
  • @HagenvonEitzen Hvis du ser på professionelle (enten folk der sælger normale balloner eller folk der fremstiller ballondyr), vil du se at de starter med at strække gummiet for at varme det op og gøre det mere bøjelig, hvilket gør den oprindelige inflation lettere.Hvis du bare begynder at blæse ind i en ' kold ' ballon, prøver du at gøre den første " warmup " med dine lunger i stedet – og ballonen vil også være stivere og mere tilbøjelig til at sprænge også.

Svar

indtil dets indre tryk svarer til det atmosfæriske tryk

Slutningen af, at ballonen ikke vokser (eller krymper), fordi trykket er det samme, er ikke korrekt.

Ballonen vokser ikke, fordi den effektive kraft, der skubber ballonen ud indefra er den samme som den effektive kraft, der skubber ballonen ind udefra.

Kraften, der skubber udad, skyldes faktisk luftens tryk inde i ballonen.

Men den kraft, der prøver at kollaps ballonen er luftens tryk udefra (atmosfærisk tryk) plus elastikpotentialet i b alloon forsøger at vende tilbage til sin oprindelige størrelse og form.

Så for at modvirke denne ekstra kraft skal trykket inde i ballonen være højere end lufttrykket uden for ballonen.

Svar

At blæse ind i en ballon er sværere end bare at blæse i luften, fordi det tager højere lufttryk at strække gummiet. Når ballonen er bundet, fortsætter den strakte gummi med at presse luften indeni, så det indre lufttryk forbliver højere end det ydre lufttryk. Løsn ballonen, og den strakte gummi klemmer luften ud, indtil den krymper til sin normale ikke-strakte størrelse. At stikke den oppustede ballon med en nål vil skabe en fejl i den strakte gummi, der får den til at splitte op og frigøre det indre lufttryk meget hurtigt, pop.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *