Ledsen för den primitiva frågan, men när vi blåser upp en gummiballong och binder änden ökar dess volym tills dess inre tryck är lika med atmosfärstrycket.
Men efter det att jämlikhet har uppnåtts, varför slocknar luften när vi popar upp ballongen? Om det finns trycklikhet, vad orsakar luftflödet?
Kommentarer
- Det inre trycket motsvarar inte det yttre trycket. Snarare är de tillräckligt nära för att skillnaden kan ignoreras för de flesta ändamål (som att beräkna ballongens flytkraft).
- Menar du verkligen en gummiballong, inte en plast?
- @ DavidConrad sant ballongens elasticitet får luften att blåsa ut. Analogin med en papperskorg är bäst att förstå detta, som nämnts av Bilkokuya i kommentaren till det mest röstade svaret.
- Kan du förklara varför du tror att en tryckballong har samma tryck inifrån och ut? Antag i synnerhet att du har en icke uppblåst ballong och att du binder av slutet: är trycket inuti ballongen i det fallet lika med, mindre än eller större än lufttrycket, i din uppfattning om hur världen fungerar?
Svar
För en uppblåst och bunden ballong är det inre och yttre trycket inte lika. Det inre trycket är högre med ett belopp $ 2 \ gamma | H | $ , där $ \ gamma $ är den uppblåsta ballongen ytspänning och $ H $ är dess genomsnittliga krökning (vilket är $ – 1 / R $ för en sfär ). Detta kallas Young-Laplace-ekvationen .
När ballongen har lossats och tömts utjämnas trycket och ytspänningen blir försumbar.
Kommentarer
- Inte sett många ballonger som är sfäriska …
- @SolarMike Weird – nästan varje ballong jag ' som vi någonsin sett har varit ganska nära sfäriska.
- De är verkligen mer sfäriska än någon ko jag ' har någonsin sett!
- För icke-sfäriska ballonger är förhållandet mellan den genomsnittliga krökningen och dimensionerna annorlunda, men huvudidén kvarstår.
- Enkelt sätt att bevisa detta för dig själv; få en papperspåse och fånga en massa luft i den. Låt toppen av den öppna – märk att luften knappt försöker fly, tills du trycker på sidorna. Ballongen är densamma som den här, men den ' trycker alltid in från sina egna sidor.
Svar
Men efter att jämlikhet erhållits, varför släpper luften ut när vi tränger in i ballongen? Om det finns trycklikhet, vad orsakar luftflödet?
Du måste ta hänsyn till att ballonghudens elastiska spänning drar inåt . Detta gör trycket i ballongen större än omgivningen. Eftersom det finns en tryckskillnad blåser luften ut när du tränger in i huden och besegrar ballongens elastiska spänning.
Tänk på vad som händer när du spränger en ballong. I slutet när ballongen blir spänd blir det svårare att spränga den tills den spricker. Det yttre trycket har helt klart inte förändrats. Ballongmaterialets elastiska spänning har ökat, som vad som händer när du sträcker ett gummiband precis innan det snäpper.
Hoppas det hjälper.
Kommentarer
- Egentligen är de flesta ballonger jag känner mycket svårare att spränga medan de är små, speciellt när vi går från att bara rensa bort huden till att faktiskt expandera den – men denna effekt beror på materialegenskaper av gummit och inte relevant för den kvalitativa effekten.
- @BobD Nej, se ekvation i tparker ' s svar. Ballongen i början har fått mindre radie, därmed större krökning som kräver högre tryck i början.
- När en ballong expanderar är det faktiskt lättare att spränga under vissa skillnader i storlek. Se experiment med två ballonger för ett exempel. Tills jag läste om detta experiment på SE hade jag aldrig funderat över hur ballongtrycket förändras med radie. physics.stackexchange.com/questions/317032/…
- @JMac I början att ' är sant. Jag tänkte på vad som händer i slutet när ballongen blir mycket spänd. Jag kommer att redigera för att klargöra. Tack för ditt inlägg.
- @HagenvonEitzen Om du tittar på proffs (antingen människor som säljer vanliga ballonger eller människor som gör ballongdjur) ser du att de börjar med att sträcka gummit för att värma upp det och göra det mer smidigt, vilket underlättar den initiala inflationen.Om du bara börjar blåsa in i en ' kall ' ballong, försöker du göra den första " warmup " istället med dina lungor – och ballongen blir också styvare och mer benägen att sprängas också.
Svara
tills dess inre tryck är lika med atmosfärstrycket
Slutsatsen att ballongen inte växer (eller krymper) eftersom trycket är detsamma är inte korrekt.
Ballongen växer inte eftersom den effektiva kraften som skjuter ut ballongen inifrån är samma som den effektiva kraften som trycker in ballongen inifrån.
Kraften som skjuter utåt beror verkligen på luftens tryck inuti ballongen.
Men den kraft som försöker kollapsa ballongen är luftens tryck på utsidan (atmosfärstryck) plus elastikpotentialen för b alloon försöker återgå till sin ursprungliga storlek och form.
Så, för att motverka denna ytterligare kraft måste trycket inuti ballongen vara högre än lufttrycket utanför ballongen.
Svar
Att blåsa in i en ballong är svårare än att bara blåsa upp i luften, eftersom det tar högre lufttryck att sträcka ut gummit. när ballongen är bunden fortsätter det sträckta gummit att pressa in luften så att det inre lufttrycket förblir högre än det yttre lufttrycket. Lossa ballongen och det sträckta gummit kommer att pressa ut luften tills den krymper till sin normala osträckta storlek. Att klistra den uppblåsta ballongen med en nål kommer att skapa en brist i det sträckta gummit som får det att splittras upp och frigöra det inre lufttrycket väldigt snabbt, pop.