Sorry voor de primitieve vraag, maar wanneer we een rubberen ballon opblazen en het uiteinde vastmaken, neemt het volume toe totdat de inwendige druk gelijk is aan de atmosferische druk.
Maar nadat die gelijkheid is verkregen, waarom gaat de lucht dan uit als we de ballon laten knappen? Als er drukgelijkheid is, wat veroorzaakt dan de luchtstroom?
Opmerkingen
- De binnendruk is niet gelijk aan de buitendruk. Ze zijn eerder zo dichtbij dat het verschil voor de meeste doeleinden kan worden genegeerd (zoals het berekenen van het drijfvermogen van de ballon).
- Je bedoelt vast een rubberen ballon, geen plastic?
- @DavidConrad true de elasticiteit van de ballon zorgt ervoor dat de lucht eruit blaast. De analogie van een vuilniszak is het beste om dit te begrijpen, zoals vermeld door Bilkokuya in de opmerking van het meest gestemde antwoord.
- Kunt u uitleggen waarom u denkt dat een ballon onder druk dezelfde druk van binnen en van buiten heeft? Stel in het bijzonder dat u een niet-opgeblazen ballon heeft en u knoopt het uiteinde vast: is de druk in de ballon in dat geval gelijk aan, kleiner dan of groter dan de luchtdruk, in uw opvatting van hoe de wereld werkt?
Antwoord
Voor een opgeblazen en vastgebonden ballon zijn de binnen- en buitendruk niet gelijk. De binnendruk is hoger met een bedrag $ 2 \ gamma | H | $ , waarbij $ \ gamma $ de opgeblazen ballon “s zijn oppervlaktespanning en $ H $ is de gemiddelde kromming (die $ – 1 / R $ is voor een bol ). Dit wordt de Young-Laplace-vergelijking genoemd.
Nadat de ballon is losgemaakt en leegloopt, worden de drukken gelijk en wordt de oppervlaktespanning verwaarloosbaar.
Reacties
- Ik heb niet veel ballonnen gezien die bolvormig zijn …
- @SolarMike Raar – bijna elke ballon ik ' die ik ooit heb gezien, is bijna bolvormig geweest.
- Ze zijn zeker meer bolvormig dan welke koe dan ook die ik ' heb ooit gezien!
- Voor niet-sferische ballonnen is de relatie tussen de gemiddelde kromming en de afmetingen anders, maar het belangrijkste idee blijft.
- Gemakkelijke manier om dit voor jezelf te bewijzen; pak een vuilniszak en vang er een hoop lucht in. Laat de bovenkant open – merk op dat de lucht nauwelijks probeert te ontsnappen, totdat je tegen de zijkanten duwt. De ballon is hetzelfde, maar hij ' drukt altijd van zijn eigen kanten naar binnen.
Antwoord
Maar nadat die gelijkheid is verkregen, waarom gaat de lucht eruit als we de ballon binnendringen? Als er drukgelijkheid is, wat veroorzaakt dan de luchtstroom?
U moet er rekening mee houden dat de elastische spanning van de ballonhuid naar binnen trekt . Hierdoor is de druk in de ballon groter dan in zijn omgeving. Omdat er een drukverschil is, wordt de lucht naar buiten geblazen wanneer je de huid binnendringt, waardoor de elastische spanning van de ballonhuid wordt verslagen.
Bedenk wat er gebeurt als je een ballon opblaast. Aan het einde, wanneer de ballon strak komt te staan, wordt het moeilijker om hem op te blazen totdat hij barst. De buitendruk is duidelijk niet veranderd. De elastische spanning van het ballonmateriaal is toegenomen, zoals wat er gebeurt als je een rubberen band uitrekt net voordat deze klikt.
Ik hoop dat dit helpt.
Opmerkingen
- Eigenlijk zijn de meeste ballonnen die ik ken veel moeilijker op te blazen terwijl ze klein zijn, vooral op het moment dat we de huid niet meer krimpen tot het daadwerkelijk uitzetten – maar dit effect is te wijten aan materiaaleigenschappen van het rubber en niet relevant voor het kwalitatieve effect.
- @BobD Nee, zie vergelijking in het antwoord van tparker '. De ballon aan het begin heeft een kleinere straal, dus een grotere kromming die in het begin een hogere druk vereist.
- Naarmate een ballon uitzet, is het gemakkelijker om onder bepaalde verschillen op te blazen in maat. Zie het experiment met twee ballonnen voor een voorbeeld. Tot ik over dit experiment op SE las, had ik er nooit over nagedacht hoe de ballondruk verandert met de straal. physics.stackexchange.com/questions/317032/…
- @JMac Aan het begin dat ' is waar. Ik dacht aan wat er aan het einde gebeurt als de ballon erg strak wordt. Ik zal bewerken om te verduidelijken. Bedankt voor je input.
- @HagenvonEitzen Als je naar professionals kijkt (mensen die normale ballonnen verkopen of mensen die ballondieren maken), zul je zien dat ze beginnen met het uitrekken van het rubber om het op te warmen en het meer te maken. buigzaam, wat de eerste inflatie gemakkelijker maakt.Als je net in een ' koude ' ballon begint te blazen, probeer je die eerste " warming-up " met je longen – en de ballon zal ook stijver zijn en ook sneller barsten.
Antwoord
totdat de inwendige druk gelijk is aan de atmosferische druk
De gevolgtrekking dat de ballon niet groeit (of krimpt) omdat de druk hetzelfde is, is niet correct.
De ballon groeit niet omdat de effectieve kracht de ballon van binnenuit naar buiten duwt is hetzelfde als de effectieve kracht die de ballon van buitenaf naar binnen duwt.
De kracht die naar buiten duwt, is inderdaad te wijten aan de druk van de lucht in de ballon.
Maar de kracht die probeert inklappen van de ballon is de druk van de lucht aan de buitenkant (atmosferische druk) plus het elastiekpotentieel van de b alloon probeert terug te keren naar zijn oorspronkelijke grootte en vorm.
Om deze extra kracht tegen te gaan, moet de druk in de ballon dus hoger zijn dan de luchtdruk buiten de ballon.
Answer
In een ballon blazen is moeilijker dan in de lucht blazen, omdat er meer luchtdruk nodig is om het rubber uit te rekken. Zodra de ballon is vastgemaakt, blijft het uitgerekte rubber de lucht naar binnen persen, zodat de binnenluchtdruk hoger blijft dan de buitenluchtdruk. Maak de ballon los en het uitgerekte rubber zal de lucht eruit persen totdat deze krimpt tot zijn normale niet-uitgerekte maat. Door de opgeblazen ballon met een naald vast te zetten, ontstaat er een fout in het uitgerekte rubber waardoor het openbarst en de binnenste luchtdruk zeer snel loslaat, knal.