Anteeksi primitiivisestä kysymyksestä, mutta kun täytämme kumipallon ja sitomme pään, sen tilavuus kasvaa, kunnes sen sisäinen paine on sama kuin ilmakehän paine.
Mutta sen jälkeen kun tasa-arvo on saavutettu, miksi ilma sammuu, kun pudotamme ilmapalloa? Jos paine on tasainen, mikä aiheuttaa ilmavirran?
Kommentit
- Sisäinen paine ei ole yhtä suuri kuin ulkoinen paine. Ne ovat pikemminkin riittävän lähellä, jotta ero voidaan jättää huomiotta useimmissa tarkoituksissa (kuten ilmapallon kelluvuuden laskemisessa).
- Tarkoitatko varmasti kumipalloa, ei muovista?
- @DavidConrad totta ilmapallon elastisuus saa ilman puhaltamaan. Paras tapa ymmärtää tämä on roskapussin analogia, kuten Bilkokuya mainitsi eniten äänestetyn vastauksen kommentissa.
- Voitteko selittää, miksi uskot, että paineistetulla ilmapallolla on sama paine sisältä ja ulkoa? Oletetaan erityisesti, että sinulla on puhaltamaton ilmapallo ja sitot sen pään: Onko ilmapallon sisällä oleva paine tällöin yhtä suuri, pienempi tai suurempi kuin ilmanpaine maailmankäyttäytymiskäsityksessäsi?
Vastaus
Paineistetulle ja sidotulle ilmapallolle sisä- ja ulkopaineet eivät ole yhtä suuret. Sisempi paine on suurempi määrällä $ 2 \ gamma | H | $ , missä $ \ gamma $ on paisutettu ilmapallo pintajännitys ja $ H $ on sen keskimääräinen kaarevuus (joka on $ – 1 / R $ pallolle ). Tätä kutsutaan Young-Laplace -yhtälöksi .
Kun ilmapallo on irrotettu ja tyhjentynyt, paineet tasaantuvat ja pintajännitys muuttuu merkityksettömäksi.
kommentit
- Ei ole nähty monia pallomaisia ilmapalloja …
- @SolarMike Weird – melkein jokainen ilmapallo I ' mitä olen koskaan nähnyt, on ollut melko lähellä pallomaisia.
- Ne ovat varmasti pallomaisia kuin mikään lehmä, jota olen ' ve koskaan käyttänyt. nähnyt!
- Ei-pallomaisissa ilmapalloissa keskimääräisen kaarevuuden ja ulottuvuuksien suhde on erilainen, mutta pääidea on edelleen.
- Helppo tapa todistaa tämä itsellesi; Hanki roskapussi ja nappaa siihen joukko ilmaa. Anna sen yläosan auki – huomaa, että ilma tuskin yrittää paeta, kunnes työnnät sivuja. Ilmapallo on sama kuin tämä, mutta se ' työntyy aina omilta puoliltaan.
Vastaa
Mutta sen jälkeen kun tasa-arvo saavutetaan, miksi ilma sammuu, kun tunkeutumme ilmapalloon? Jos paine on tasainen, mikä aiheuttaa ilmavirran?
Sinun on otettava huomioon, että ilmapallon ihon joustava vetovoima vetää sisäänpäin . Tämän vuoksi ilmapallon paine on suurempi kuin sen ympäristö. Koska paine-ero on olemassa, ilma puhaltaa ulos, kun tunkeutuu ihoon ja voittaa ilmapallon ihon elastisen jännityksen.
Mieti, mitä tapahtuu, kun räjäytät ilmapallon. Lopussa, kun ilmapallo kireytyy, on vaikeampi räjäyttää sitä, kunnes se puhkeaa. Ulkopaine ei selvästikään ole muuttunut. Ilmapallomateriaalin joustava kireys on kasvanut, kuten mitä tapahtuu, kun venytät kuminauhaa juuri ennen kuin se napsahtaa.
Toivottavasti tämä auttaa.
Kommentit
- Itse asiassa useimpia tuntemiani ilmapalloja on paljon vaikeampi räjäyttää, kun taas ne ovat pieniä, varsinkin siinä vaiheessa, kun siirrymme ihon irrottamisesta tosiasiallisesti laajentamiseen – mutta tämä vaikutus johtuu materiaalin ominaisuuksista ja ei ole merkitystä laadullisen vaikutuksen kannalta.
- @BobD Ei, katso yhtälö tparker ' -vastauksessa. Alussa olevan ilmapallon säde on pienempi, joten suurempi kaarevuus vaatii suurempaa painetta alussa.
- Kun ilmapallo laajenee, on todella helpompaa räjähtää tietyissä eroissa kooltaan. Katso esimerkki kahden ilmapallon kokeesta . Ennen kuin luin tästä kokeesta SE: llä, en ollut koskaan miettinyt, kuinka ilmapallon paine muuttuu säteen kanssa. physics.stackexchange.com/questions/317032/…
- @JMac Alussa että ' on totta. Ajattelin, mitä tapahtuu lopussa, kun ilmapallo kiristyy hyvin. Aion muokata selventää. Kiitos panoksestasi.
- @HagenvonEitzen Jos katsot ammattilaisia (joko normaalia ilmapalloa myyviä tai ilmapalloa eläimiä valmistavia ihmisiä), huomaat, että he aloittavat venyttämällä kumia sen lämmittämiseksi ja parantamiseksi. joustava, mikä helpottaa alkuperäistä inflaatiota.Jos aloitat puhaltamisen ' kylmään ' ilmapalloon, yrität tehdä sen alkuosan " warmup " sen sijaan keuhkoillasi – ja ilmapallo on myös jäykempi ja alttiimpi puhkeamaan.
Vastaa
kunnes sen sisäinen paine on sama kuin ilmakehän paine
Päätelmä siitä, että ilmapallo ei kasva (tai kutistu), koska paine on sama, ei ole oikein.
Ilmapallo ei kasva, koska tehokas voima, joka työntää ilmapallon ulos on sama kuin todellinen voima, joka työntää ilmapallon ulkopuolelta.
Ulospäin työntyvä voima johtuu todellakin ilmapallon sisällä olevan ilman paineesta.
Mutta voima yrittää romahtaa ilmapallo on ilman paine ulkona (ilmakehän paine) plus b: n elastisuuspotentiaali yrittää palata alkuperäiseen kokoonsa ja muotoonsa.
Joten tämän ylimääräisen voiman torjumiseksi ilmapallon sisäisen paineen on oltava korkeampi kuin ilmapallon ulkopuolella olevan ilmanpaineen.
Vastaus
Ilmapalloon puhallus on vaikeampi kuin vain puhaltaa ilmaan, koska kumin venyttäminen vaatii suurempaa ilmanpainetta. kun ilmapallo on sidottu, venytetty kumi edelleen puristaa ilmaa sisälle, joten sisäinen ilmanpaine pysyy korkeampana kuin ulkoinen ilmanpaine. Irrota ilmapallo ja venytetty kumi puristaa ilmaa, kunnes se kutistuu normaaliin venyttämättömään kokoonsa. Täytetyn ilmapallon kiinnittäminen neulalla luo venytetyssä kumissa virheen, joka saa sen halkaisemaan ja vapauttamaan sisäisen ilmanpaineen nopeasti, pop.