Защо летят балоните с горещ въздух? Как да си направим балон.

Доста често можете да чуете мнението, че газът е опасно вещество. Не е вярно твърдение. Защо "се случва" толкова често?

Факт е, че думата "газ", подобно на много други думи в руския език, има няколко значения (дефиниции). В своето „основно“ значение газът е състояние на материята (всяко вещество може да бъде твърдо, течно и газообразно). И в едно от допълнителните значения понятието газ означава битов запалим газ, използван в горелките на газовите печки (обикновено метан).

Какъв газ се използва за надуване на балони? Ако топката „лети“, тогава можете да сте сигурни, че тя не е надута със същия газ, който се доставя на газови печки. Само много лек газ, който е много по-лек от въздуха, може да поддържа топката във въздуха. Пропанът и бутанът са по-тежки от въздуха и топката ще лежи на пода. Метанът е малко по-лек от въздуха, но все пак неговата повдигаща сила не би била достатъчна, за да вдигне „обикновен“ малък балон в небето: само огромен балон, пълен с метан, може да се издигне над земята - и то изключително „мудно“: той ще има много ниско повдигане.

Какъв вид газ може лесно да издигне който и да е газ във въздуха? Има само два такива газа: водород и хелий. И двата газа са елементарни вещества и са изброени в периодичната таблица на Д. И. Менделеев под номера 1 и 2. По отношение на разпространението им във Вселената е сходно: водородът заема първо място, а хелият - второ. По отношение на „лекотата“ тези газове също заемат първо и второ място (водородът е най-лекият, а хелият е само малко по-тежък) и далеч превъзхождат всички останали газове. По отношение на размера на атомите те също са лидери, въпреки че тук е малко обратното: хелият има най-малкия атом, а водородът заема второ място.

Но това изглежда е краят на приликите между тези газове. Водородът е много активен елемент, изключително запалим и експлозивен: дори по-опасен от домакинския пропан. А хелият е напълно инертен газ, който не реагира с никой известно вещество, следователно не може да гори или да поддържа горене, а също така не може да причини отравяне. Съгласно руските и европейските стандарти, както и в съответствие с правилата Пожарна безопасностза изпомпване балониИзползва се само хелий или обикновен въздух. ()

Безопасно ли е да вдишвате хелий от балон?Съвсем безопасно е, ако, разбира се, говорим за самия хелий, а не за бактерии или други странични фактори, които могат да присъстват. Хелият, в химичен смисъл, е дори по-„неутрален“ от азота, от който се състои предимно земна атмосфера. Хелият се използва като компонент на дихателната смес от водолази при работа на големи дълбочини, тъй като практически не се разтваря в човешката кръв.

Овал върху пръчка е първата асоциация на децата с темата за балоните. Вероятно вече сте забелязали, че първата рисунка е рисунка на балон с горещ въздух, първата готова картина върху мозайката е балон с горещ въздух. В края на краищата децата просто ги обожават и рисуването не е трудно. Знаете ли защо всички малки деца толкова много обичат балоните? Изглежда, какво лошо има в това? Нищо особено, обикновена кръгла гумена топка, която щом я докоснеш веднага се пука! Така че нека помислим върху тази тема заедно.

Как започна всичко?

Нека си спомним как Мечо Пух се опита да стигне до кошера балон, и Прасчо искаше да го подари на Ийори за рождения му ден. Помните ли как Dunno и неговите приятели летяха на огромен балон и огромен куп балони успя да вдигне цяла къща в небето в анимационния филм „Нагоре“? Защо мислите, че добрата половина от детските приказки и анимационни филми не могат без такъв незначителен и незабележим детайл като балоните? И всичко това, защото тази проста играчка съдържа цялата сила на детството, със способността му да се радва на малки неща, да се изненадва от нови неща, да фантазира и мечтае. Способността им да останат под тавана за дълго време и само си представете, не паднете! И, разбира се, тъй като са цветни, различни формии създават празнична атмосфера във всяка ситуация.

Как изглежда сега?

Балоните са верни помощници на клоуни, магьосници и, най-важното, родители, които се опитват да забавляват децата. Пукайте възможно най-много балони, намерете улики или сувенири в тях, съберете определен брой еднакви балони, изградете пирамида от балони - можете да измислите огромен брой такива състезания! И именно тези игри изпълняват не само забавна, но и развиваща функция. Можете да украсите балон, да залепите крака и антени към него и тръгвайте калинкаили някакъв друг бъг. Но най-важното е, че балонът ще бъде прекрасен подарък за рождения ден на детето. В крайна сметка от топки можете да създадете невероятни и дори гигантски структури под формата на торти и сладкиши, мотоциклети и коли, цветя и животни, къщи и замъци, като цяло всичко, което можете да пожелаете и да си представите. Децата никога не се уморяват от такъв подарък, те са готови да го гледат и играят с него, стига да е наблизо. За да подарите на детето си ярък, вълшебен и необичаен празник, който ще бъде запомнен за цял живот, не е нужно да сте магьосник. Достатъчно е да проявите малко въображение и оставете вашето бебе да запази в сърцето си усещането за радост, щастие и вълшебство, което ще му бъде дадено!

И накрая...

Не можете да върнете детството, то е тук, то е сега. Подарете радост и празник на вашите деца точно когато имат нужда. Децата растат много бързо, интересите се променят, възгледите се променят. Бъдете на една вълна с детето си и всичко определено ще се получи за вас. Все пак най-голямото щастие е да видиш децата си щастливи и здрави!

Има няколко теории, които обясняват причината за способността на балоните да летят. В широк смисъл този процес се определя от съотношението на теглото на въздуха и газа. Ако балонът е пълен...

Има няколко теории, които обясняват причината за способността на балоните да летят. В широк смисъл този процес се определя от съотношението на теглото на въздуха и газа. Ако един балон се напълни с газ, той се издига нагоре и не пада на земята. Когато се напълни с въздух, например, когато човек надува балон сам, способността му да лети се намалява. Газът е много по-лек от въздуха, поради което балоните, пълни с хелий, плуват най-добре.

В зависимост от пълнежа, балоните могат да извършват различни манипулации:

• ако топката е пълна с въглероден диоксид, въздух или аргон, тогава тя ще лети по-лошо;
• неонът, метанът, азотът, хелият и водородът карат топката да излита бързо поради минималното тегло на тези газове и голямата разлика с масата на въздуха.

Полет с балон от гледна точка на физиката

От гледна точка на физиката всяко тяло, поставено в газ или течност, е подложено на сила на изместване, равна на теглото на тялото. Балонът в този случай е тяло, „поставено“ във въздуха. защото Когато газът, изпълващ топката, я направи лека в сравнение с въздуха, започва да се появява плаваемост. Поради това топката бързо се издига и започва да лети.

С помощта на физиката е възможно да се обясни причината за не много добрите летателни свойства на балоните, пълни с въздух. Теглото в този случай е почти същото, така че топката може само да се носи във въздуха, но без сила потъва на земята.

Полетът на балон във въздуха е сравним с плаването на кораби по вода. И в първия, и във втория случай по-лекото тяло се изтласква от тежка вода или въздух. Освен това водата и въздухът имат почти еднаква плаваемост.

Защо летят балоните с горещ въздух?

Големите балони, предназначени за аеронавтика, летят по същите причини като малките балони играчки. Обяснението за способността за летене в този случай също са законите на физиката. Размерът на топката, теглото на коша и пътниците са тясно свързани помежду си. Балонът се издига чрез нагряване на въздуха в него и получения газ. Поради този ефект топката става по-лека от въздуха и върху нея се упражнява подемна сила.

Управление на балон

Невъзможно е да се контролират никакви балони. У дома контролна силавинаги въздух или вятър. Ако пуснете малък балон и го държите за конеца, тогава въпреки усилията ви няма да можете да го завъртите в желаната посока. Подобна ситуация се случва и с балоните. Единственото нещо, което пътниците в коша могат да направят, е да спуснат топката до нивото на земята или да я вдигнат по-високо във въздуха. Височината се печели чрез намаляване на тежестта (пускат се специални тежести), а топката се спуска чрез намаляване на количеството газ чрез контролиране на температурата на нагряване на въздуха вътре в гумирания материал. Температурата се променя чрез промяна на нивото на горелката.

Защо балоните и дирижаблите се пълнят с водород или хелий?

Като дете всички си играеха с балони. Никой не се е чудил защо балоните се пълнят с водород или хелий. За да отговорите на този въпрос, трябва да запомните някои въпроси от училищния курс по физика.

Малко физика

Ако едно тяло е във въздуха, върху него действат няколко сили. Най-голямо влияниеупражнява архимедова сила и тегло. Тяхната разлика се нарича повдигане. Ако те са равни, тогава балонът виси свободно или се движи във въздуха в сложни криви, чиято форма зависи от теченията. Ако Архимедовата сила е по-голяма от тежестта, възниква повдигаща сила, действаща нагоре върху балона.

Теглото на самолета се състои от самия газ, обвивката, в която се намира, и повдигания товар.

Ако напълните черупката с обикновен въздух при температура заобикаляща среда, топката няма да се вдигне. Въздухът трябва да се нагрее. Следователно балонът трябва да бъде оборудван с горелка, която постоянно да загрява въздуха вътре в черупката.

Архимедовата сила зависи от обема на черупката и разликата в плътността на въздуха и газа, съдържащи се в нея.

С увеличаване на надморската височина температурата намалява, налягането на въздуха и неговата плътност в затворена обвивка намаляват. Съответно архимедовата сила намалява и топката започва да се спуска. За да не се случи това, в долната част на корпуса се прави отвор, под който се поставя горелката. Чрез намаляване или увеличаване на количеството изгорено гориво можете да контролирате височината на полета.

IN самолетпри затворена обвивка се използват газове, които при същата температура имат плътност, по-малка от околния въздух.

Сред наличните газове водородът има най-ниска плътност. В промишлеността се произвежда в големи количества, така че цената му е сравнително ниска.

Днес, от съображения за безопасност, сферичната обвивка на балона се пълни с хелий. Този рядък химически елемент е открит за първи път чрез спектрален анализ на слънцето и е получил името Хелиос, което означава слънчев. Много по-късно този газ е открит на земята.

При същата температура плътността на хелия е 10 пъти по-малка от плътността на въздуха. Водородът има още по-добър показател – 20. Затова първоначално балоните са били пълни с водород. Но за разлика от хелия, той е запалим и експлозивен газ. Този елемент е безопасен за използване, но пълният с хелий балон има много по-малко повдигане.

Малко история

Големите балони се наричат ​​аеростати и в миналото са били предназначени предимно за научно изследване. Повечето от тях бяха сфери с различни диаметри.

Най-големият балон Record с обем на сферата над 4000 m³ излетя през есента на 2010 г. В гондолата му пътуваха 36 души.

Максималната надморска височина, на която се издига балонът, е над 21 км. Рекордният полет е направен от индийския гражданин Виджайпат Сингхания през 2005 г. Балонът е бил пълен с топъл въздух.

Пуровидните дирижабли са били използвани за превоз на хора и товари в началото и средата на миналия век.

Най-големият дирижабъл в човешката история, Хинденбург, е конструиран в нацистка Германия в края на 30-те години. Той прави 21 полета през Атлантика и умира през 1937 г. По това време в Германия няма хелий и всички резервоари на Хинденбург са пълни с водород. Причината за инцидента е неизвестна. След трагедията пълните с водород балони и дирижабли вече не се използват за превоз на пътници. Те се използват само за научни цели.

Какви са етапите на подготовка за полет с балон?

Предполетна подготовка

За безопасен полет с балон с горещ въздух трябва да проверите метеорологичните условия и да изберете подходяща начална точка за излитане. Текущото и прогнозираното време трябва да осигурява на пилота необходимата видимост, за да може да вижда и избягва препятствия (мъгла или ниска облачност), вятърът трябва да е достатъчно слаб, за да позволява излитане и кацане (по-малко от 8-16 км/ч в зависимост от ниво на умения) и опит на пилота, пътниците, екипажа и наземния екипаж).

Началната точка (зона за излитане) трябва да бъде достатъчно голяма, за да позволи на обвивката на балона да се разгъне и надуе без препятствия по посока на вятъра като електропроводи, дървета и сгради. Накрая, началната точка трябва да бъде позиционирана така, че предвиденият поток от вятър да насочва балона към подходящо място за кацане. В зоната за кацане на балона не трябва да има водни басейни, големи градски зони или гори; не е безопасно да се лети над препятствия без достатъчно гориво.

Преди стартиране горещ въздух се изпомпва в него с помощта на горелки, захранвани с пропан.

За да направите това, обвивката на балона се поставя на земята и се прикрепя към кошницата и горелката. Вентилатор, често работещ с бензин, се използва за принудително охлаждане на външния въздух в заграждението. Студен въздухчастично надува топката, докато достигне основната си форма, което й позволява да стартира горелката за загряване на въздуха. След като балонът е във вертикално положение, пилотът и пътниците се качват в коша. Когато пилотът е готов за изстрелване, той прилага повече топлина през горелката на балона и балонът се издига...

Наземният екипаж прибира оборудването и следва посоката на полета на балона до мястото на кацане.

Полет с балон.

Изисква определени пилотски умения за управление балон- издигане или слизане във въздушни течения. Поради това е важно за пилота да определи на височини, различни от височината на балона, в коя посока духа вятърът. За да контролира това, пилотът използва различни методи. Това включва използване на визуални знаци като знамена на колове за знамена, дим от комини и др. За да определи посоката на вятъра над балона, пилотът използва прогноза за времето преди полета, която включва прогноза за въздушния поток на горни слоеве. Данните се получават и експериментално чрез пускане на балони с хелий, известни като метеорологичен балон, преди старта, за да получите информация откъде всъщност духа вятърът. Друг начин за определяне на действителната посока на вятъра е движението на други балони, чийто диаметър е по-голям размер метеорологичен балон.

Управление на полета на балон

Посоката на полета на балона зависи от вятъра, но височината на полета на балона може да се регулира чрез промяна на температурата на въздуха вътре в корпуса. Пилотът може да управлява един или повече клапани на горелката, за да повиши температурата вътре в обвивката на балона, като по този начин контролира повдигането, за да позволи на балона да се издигне или падне или дори да спре. Пилотът може също така да отвори вентилационните клапани на балона, ако черупката е оборудвана с такива, като по този начин понижи температурата вътре в черупката, за да се спусне или да забави или дори да спре издигането. Ако пилотът не се намеси, въздухът вътре в черупката бавно ще се охлади.

Бавен отговор

Един от включените трикове е да се научите да се справяте със закъснението. За да забавите или спрете спускането, е необходим експериментален опит в отварянето на клапана на горелката. Действието на горелката облекчава общото тегло на балонната система и увеличава нейната плаваемост, но не веднага. Може да отнеме 30 секунди или повече от момента, в който горелката работи, за да се забави или спре, в зависимост от скоростта на спускане на топката, в зависимост от охлаждането на въздуха в топката или колко силно е работила горелката. Това забавяне изисква много познания от страна на пилота.

Трети клас

Способността за промяна на посоката на полета на височина се нарича трета класа. В северното полукълбо въздушните течения на надморска височина се движат спираловидно, когато се гледат отгоре, от високи нива на налягане и обратно на часовниковата стрелка към нивото ниско налягане. Но когато лети близо до земята, топката ще се стреми да се движи в по-права посока. По този начин пилотът трябва да намери ляв завой по време на спускане до кацане. В южното полукълбо посоката на спиралата е точно обратната. Всъщност взаимодействието с неравен терен може да намали или елиминира тези явления.

Равен полет

Горелката е проектирана да създава достатъчно нагрят въздух за бързо повдигане на топката. По-ефективен е само когато е широко отворен.

Но когато балонът не се нагрява активно, той се охлажда. Това означава, че е в перфектен баланс само за миг. През останалото време или се нагрява, или въздухът в него се охлажда.

Тези два факта позволяват на пилота да използва горелката на интервали от няколко секунди, за да поддържа балонът да се движи бавно нагоре и надолу на желаната надморска височина.

Изключение се прави при полет на малка височина, както и при кацане. Факелът може да се използва в много кратки изблици при значително високи честоти, като по този начин се жертва ефективността и точността.

транспорт

Типичните превозни средства са джипове с ремаркета за оборудване.

Въпреки че със сигурност е възможно да се насладите на спорта, без да бъдете преследвани с кола, като ходите пеша или карате велосипед до мястото за кацане, много балонисти предпочитат да следват преследването с кола. По време на кацане транспортният екипаж може да помогне: при слизане, да хване въжета при приземяване на топката в тесни условия; помощ с опаковъчно оборудване.

Връзката между топката и превозно средствоизвършва се с помощта на двупосочна радиовръзка, мобилни телефони, или дори да крещи, когато е достатъчно близо.

Кацане

Повечето пилоти се опитват да кацнат възможно най-меко. Това се превръща в трудна задача, ако скоростта на вятъра на нивото на земята е повече от 8 km/h или така. Ако топката се движи с тази скорост или повече, когато влезе в контакт със земята, кошницата (която обикновено няма колела или друг вид дъно) може да се провлече по земята или дори да се преобърне. Дори присъстващият на земята екипаж не може да окаже достатъчна помощ. Общо тегло(за средна балонна система за пътници) може лесно да надвиши теглото на кола (най-добре е да не стоите от страната на кацане на балона, за да избегнете намирането между чука и наковалнята). Пилотите могат да подобрят кацанията, като кацат в зони, защитени от вятъра, като например зад линията на дърветата или в малка долина.

Всеки възрастен има дълбоко в душата си спомен за ярък балон, избухнал в небето. Вероятно затова и сега подареният балон носи добро настроение и усмивка.

Балонът е незаменим атрибут на рождени дни, сватби и всякакви други тържества. И детско партиАбсолютно невъзможно е да си го представим без него. Каква е неговата магия? Може би в стремежа му нагоре, в лекотата, с която се издига към небето?

Магия с балони

Съвременните балони, които могат да летят, са пълни с газ. Плътността му е значително по-малка от тази на въздуха, което му позволява да лети все по-високо. Газът, който има по-ниска плътност, запълва вътрешното пространство на топката и се въздейства от подемната сила на въздуха.

Най-обикновените балони могат да се надуят с уста. Но такива топки не могат да летят нагоре, тъй като плътността на въглеродния диоксид, издишван от човек, е по-ниска от плътността на въздуха. Те се нуждаят от вятър, за да летят. Но лекият газ позволява на топката да се втурне нагоре сама.

Как топката се научи да лети

Историята на появата на балоните с горещ въздух датира от стотици години. Има препратки към чанти, изработени от бича кожа, дъбена от карелски занаятчии, пълни с топъл газ, с помощта на който те се придвижвали на къси разстояния. Тези доказателства датират от 12 век, но учените не са открили точни доказателства за тяхната истинност.

А ето и документирана хроника на раждането на балоните:

1. Пра-дядовците на балоните са резултат от експеримента на Майкъл Фарадей, в резултат на който той създава гумени торби, пълни с водород. Именно те започнаха да се използват като празнична украса, летейки във въздуха за радост на хората.
2. Година по-късно в продажба се появиха комплекти „направи си сам“, състоящи се от тръба от течна гума и кутия с газ. Децата получиха първите си надуваеми играчки.
3. През 1922 г. се случи нещастие, което обаче допринесе за развитието на индустрията с „топки“. По време на градски празник избухнаха балони, пълни с водород. Оттогава използването на опасен запалим газ е спряно и към забавлението е добавен абсолютно безопасен хелий.
4. 1931 е годината на раждане на латексовите балони. Сега можете да създавате топки различни формиза радост на децата.

Днес балоните се произвеждат не само от латекс, но и от фолио - в различни форми и размери. За надуване се използва хелий или смес от хелий и въздух, което гарантира пълна безопасност и дава възможност на балоните да летят далеч в небето.