Beklager det primitive spørsmålet, men når vi blåser opp en gummiballong og binder enden, øker volumet til det indre trykket tilsvarer atmosfæretrykket.
Men etter at likheten er oppnådd, hvorfor går luften ut når vi spretter ballongen? Hvis det er trykklikhet, hva forårsaker luftstrømmen?
Kommentarer
- Det indre trykket tilsvarer ikke det ytre trykket. Snarere er de nær nok til at forskjellen kan ignoreres for de fleste formål (for eksempel å beregne ballongens oppdrift).
- Mener du vel en gummiballong, ikke en plast?
- @ DavidConrad sant ballastens elastisitet får luften til å blåse ut. Analogien med en søppelsekk er best å forstå dette, som nevnt av Bilkokuya i kommentaren til det mest stemmede svaret.
- Kan du forklare hvorfor du mener at en trykkballong har samme trykk innvendig og utvendig? Anta spesielt at du har en ikke-oppblåst ballong og du binder av enden: er trykket inne i ballongen i så fall lik, mindre enn eller større enn lufttrykket, i din oppfatning av hvordan verden fungerer?
Svar
For en oppblåst og bundet ballong er det indre og ytre trykket ikke like. Det indre trykket er høyere med et beløp $ 2 \ gamma | H | $ , der $ \ gamma $ er den oppblåste ballongen overflatespenning og $ H $ er dens gjennomsnittlige krumning (som er $ – 1 / R $ for en sfære ). Dette kalles Young-Laplace-ligning .
Etter at ballongen er løsnet og tømmes, utjevnes trykket og overflatespenningen blir ubetydelig.
Kommentarer
- Ikke sett mange ballonger som er sfæriske …
- @SolarMike Weird – nesten hver ballong jeg ' vi noensinne har sett, har vært ganske nær sfærisk.
- De er absolutt mer sfæriske enn noen ku jeg ' har hatt sett!
- For ikke-sfæriske ballonger er forholdet mellom den gjennomsnittlige krumningen og dimensjonene annerledes, men hovedideen forblir.
- Enkel måte å bevise dette for deg selv; få en søppelsekk og ta en haug med luft i den. La toppen av den åpne – legg merke til at luften knapt prøver å unnslippe, til du skyver sidene. Ballongen er den samme som denne, men den ' skyver alltid inn fra sine egne sider.
Svar
Men etter det oppnås likhet, hvorfor går luften ut når vi trenger inn i ballongen? Hvis det er trykklikhet, hva forårsaker luftstrømmen?
Du må ta i betraktning at den elastiske spenningen til ballonghuden trekker innover . Dette gjør trykket i ballongen større enn omgivelsene. Siden det er en trykkforskjell, blåser luften ut når du trenger inn i huden og beseirer den elastiske spenningen i ballonghuden.
Tenk på hva som skjer når du sprenger en ballong. På slutten når ballongen blir stram blir det vanskeligere å sprenge den til den sprekker. Det ytre trykket har tydeligvis ikke endret seg. Den elastiske spenningen i ballongmaterialet har økt, som det som skjer når du strekker et strikk rett før det smeller.
Håper dette hjelper.
Kommentarer
- Egentlig er de fleste ballonger jeg kjenner mye vanskeligere å sprenge mens de er små, spesielt på det punktet når vi går fra å bare løsne huden til å faktisk utvide den – men denne effekten skyldes materialegenskaper av gummien og ikke relevant for den kvalitative effekten.
- @BobD Nei, se ligning i tparker ' s svar. Ballongen i starten har fått mindre radius, derav større krumning som krever høyere trykk i begynnelsen.
- Når en ballong utvides, er det faktisk lettere å sprenge under visse forskjeller i størrelse. Se eksperiment med to ballonger for et eksempel. Inntil jeg leste om dette eksperimentet på SE, hadde jeg aldri vurdert hvordan ballongtrykket endres med radius. physics.stackexchange.com/questions/317032/…
- @JMac I begynnelsen at ' er sant. Jeg tenkte på hva som skjer på slutten når ballongen blir veldig stram. Jeg vil redigere for å avklare. Takk for innspillene dine.
- @HagenvonEitzen Hvis du ser på profesjonelle (enten folk som selger vanlige ballonger eller folk som lager ballongdyr), vil du se at de begynner med å strekke gummien for å varme den opp og gjøre den mer smidig, noe som gjør den opprinnelige inflasjonen lettere.Hvis du bare begynner å blåse inn i en ' kald ' ballong, prøver du å gjøre den første " oppvarming " med lungene i stedet – og ballongen vil også være stivere og mer utsatt for sprengning også.
Svar
til det indre trykket tilsvarer atmosfæretrykket
Slutten av at ballongen ikke vokser (eller krymper) fordi trykket er det samme, er ikke riktig.
Ballongen vokser ikke fordi den effektive kraften som skyver ballongen ut fra innsiden er den samme som den effektive kraften som skyver ballongen inn fra utsiden.
Kraften som skyver utover, skyldes faktisk luftens trykk inne i ballongen.
Men styrken som prøver å kollaps ballongen er luftens trykk på utsiden (atmosfæretrykk) pluss elastikkpotensialet til b alloon prøver å gå tilbake til sin opprinnelige størrelse og form.
Så, for å motvirke denne ekstra kraften, må trykket inne i ballongen være høyere enn lufttrykket utenfor ballongen.
Svar
Å blåse inn i en ballong er vanskeligere enn å bare blåse i luften, fordi det tar høyere lufttrykk å strekke gummien. Når ballongen er bundet, fortsetter den strukne gummien å presse luften innvendig, slik at det indre lufttrykket forblir høyere enn det ytre lufttrykket. Løsne ballongen, og den strukne gummien vil presse luften ut til den krymper til sin normale, ustrakte størrelse. Ved å stikke den oppblåste ballongen med en nål, vil det oppstå en feil i den strukne gummien som får den til å splitte seg opp og frigjøre det indre lufttrykket veldig raskt, pop.