18新利最新登入氦气球是如何工作的

我们大多数人觉得这主意不错的东西浮在水里。事实上,人们自己漂浮在水中,所以我们有一个直接的方式体验水浮选。东西漂浮在水适用于空气的原因,让我们首先了解水浮选。

假设你把一个塑料1升瓶苏打水,空出它所包含的软饮料,把盖在它(有一个密封的瓶子里充满了空气),把一个字符串周围就像一个气球,和潜水深的游泳池的底部。从瓶子里充满空气,你可以想象它会有强烈的欲望上升到表面。你可以坐在池的底部,把字符串,它将采取行动就像一个氦气球在空气中。如果你放开绳子的瓶子会很快上升到水面。

原因这瓶苏打水是“气球”想上升,因为水是流体和1升瓶取代一升的液体。瓶和空气的重量也许最多每盎司(1升的空气重约1克,瓶子很轻)。升的水取代,然而,重约1000克(2.2磅左右)。18新利最新登入因为瓶和空气的重量小于排开的水的重量,瓶子漂浮。这是定律浮力。

氦气球工作同样的定律浮力。在这种情况下,你持有的氦气球一个字符串是漂浮在空中的“池”(当你站在水下一个游泳池的底部,你是站在一个“水池”也许10英尺深,当你站在一个开放的领域你站在底部的“空气池”的许多英里深的地方)。氦气球取代了一个数量的空气(就像空瓶子排开水量)。只要氦加上它取代的气球比空气轻,气球会漂浮在空中。

事实证明,氦气比空气轻很多。不同的是水和空气之间的不一样大(一公升的水重约1000克,而升的空气重约1克),但它是重要的。氦重0.1785克每升。氮重1.2506克每升,由于氮约占80%的我们呼吸的空气,1.25克是一个很好的近似为一升空气的重量。

因此,如果你是来填补1升瓶苏打水充满氦气,瓶子将重约1克不到同样的瓶子装满了空气。这听起来并不多——瓶子本身重量超过一克,所以它不会浮动。18新利最新登入然而,大量的空气和氦1-gram-per-liter区别真的可以增加。这就解释了为什么飞艇和气球一般都相当大,他们必须取代大量的空气漂浮。下面的图显示了不同18新利最新登入起重能力不同量的氦:

一个100英尺直径的气球能举起33000磅。这里是如何算出的18新利最新登入起重能力氦气球的氦气球:

例如,一个20英尺的气球有10英尺半径。10 * 10 * 10 * 3.14 * 4/3 = 4186立方英尺的体积。4186立方英尺* 28.2克/立方英尺= 118064克。118064克/ 448克每磅= 263磅的提升力。

虽然不习惯了,氢气的气球曾经很受欢迎。氢仅重0.08988克每升。18新利最新登入然而,它是高度易燃,所以丝毫的火花会导致一个巨大的爆炸。

所以为什么氦和氢比空气轻多少?因为氢和氦原子比氮原子更轻。他们有更少的电子,质子和中子比氮原子,这使它们更轻(近似原子氢的重量是1,氦是4和氮是14)。大约相同数量的每一种元素的原子填充大约相同数量的空间。因此,由较轻的原子气体打火机。

是什么热气球吗?他们工作的原则。如果你加热气体膨胀。对于一个热气球,气球内的气体膨胀的气体挤出底部的气球,气球内的原子意味着有更少,这意味着气球的空气比外面的空气轻气球。

的数量提升能力是由热空气是如何控制的。18新利最新登入如果你加热气球内的空气的温度超过100华氏度室外空气温度,然后气球内的空气会比外面的空气轻气球约25%。一立方英尺的空气重约35克在华氏32度热空气的立方英尺132华氏度的重量将减少25%,约26.5克。不同之处在于8.5克左右。所以一个热空气气球必须更大支持相同的重量,但它会因为热空气比冷空气轻浮动。

你可以了解多少空气合同和扩展作为其温度变化通过执18新利最新登入行以下实验:

你可以清楚地看到,温暖的空气比冷空气占用更多的空间。因此,温暖的空气比冷空气轻,这是什么使一个热气球漂浮!

如果你把氦气气球,气球,气球上升,直到它出现。当它破灭时,氦逃没有理由停止——它一直泄露到空间里。

因此,在大气中很少有氦在任何给定的时间。有来自的氦阿尔法粒子由放射性衰变(见发出的18新利最新登入核辐射是如何工作的有关α衰变)。铀矿的地方有很多,天然气中往往含有高浓度的氦(高达7%)。这是有道理的,因为铀发出大量的α粒子的衰变和天然气地下口袋往往是一个密封的容器。氦低温蒸馏出的天然气产生的氦我们把气球。

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出版:2000年4月1日