Jednym z zastosowań prawa Charlesa jest balon na gorące powietrze. Balony na gorące powietrze unoszą się, gdy powietrze w nich jest podgrzewane palnikiem, co powoduje, że cząsteczki szybko się przemieszczają, a następnie rozpraszają.
Prawo Charlesa nosi imię Jacques Charles, który był balonem z 1700 roku. Charles zbadał zależność między objętością gazów a temperaturą, aby pomóc w podniesieniu balonów. Charles przeprowadził serię tych eksperymentów w 1787 roku, ale nigdy nie zostały oficjalnie opublikowane. Charlesowi przypisuje się umieszczenie pierwszego nadmuchanego wodorem balonu nad Paryżem, Francją w 1783 roku. Na cześć jego osiągnięć, prawo Karola nosi jego imię. Charles's Law wyjaśnia, że objętość gazu w danym obszarze rośnie, gdy gaz jest ogrzewany, a jego ciśnienie pozostaje stałe. Podobnie, prawo Karola stwierdza, że spadek temperatury powoduje zmniejszenie ilości gazu.
Zastosowania prawa Karola
Balony na gorące powietrze, które opierają się na podgrzewanych paliwach, są jednym z zastosowań prawa Karola. Kiedy cząsteczki gazu w balonie są podgrzewane, rozpraszają się i poruszają szybciej, co oznacza, że gazy rozszerzają się i zajmują więcej miejsca. Ten wzrost aktywności powoduje, że balony muszą unieść się z ziemi, gdy balony stają się mniej gęste niż otaczające je powietrze. Zmniejszenie gęstości balonu powoduje jego unicestwienie, a odwrotnie, wzrost gęstości balonu powoduje jego opadanie i powrót na ziemię.
Skład balonu na gorące powietrze
Większość balonów na gorące powietrze wykonana jest z nylonu. Tkanina ta jest lekka i ogólnie wzmocniona poliuretanem, dzięki czemu balony są szczelne i chronią przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym (UV). Balon na ogrzane powietrze rośnie, gdy powietrze w worku z nylonu lub koperty jest podgrzewane. Balony opadają, kiedy powietrze z koperty wydostaje się z góry. Balony mają względnie prostą konstrukcję. Są obsługiwane za pomocą tylko wysokościomierza, który mierzy wysokość, wskaźnik temperatury i kopertę z szybkością wznoszenia. Balony na gorące powietrze różnią się rozmiarem. Balony sportowe, które są najbardziej popularną i popularną odmianą, mają średnicę 55 stóp i mają około 70 stóp wysokości, co odpowiada wysokości około siedmiu pięter. Balony sportowe są wykonane z około 1075 metrów kwadratowych z nylonu. Przekłada się to na ponad trzy mile tkaniny nylonowej. Około pół mili wzmocnionego materiału służy do bezpiecznego przechowywania kopert. Balony sportowe, po napompowaniu, mogą pomieścić ponad 62 000 buszli jabłek i nieco poniżej 580 000 galonów wody. Balony na ogrzane powietrze mogą pomieścić od trzech do czterech osób.
Jak działają balony na gorące powietrze
Balony są zapalane za pomocą ciekłego propanu lub LPG. Ich zapasy paliwa są podzielone na dwa zbiorniki lub trzy zbiorniki. Balony z dwoma czołgami posiadają 40 galonów paliwa, który dzieli się między dwa 20-galonowe czołgi. Mniejsze balony przenoszą 30 galonów LPG, który jest rozprowadzany między trzema zbiornikami, które mają po 10 galonów. Propan jest wybierany jako wybór paliwa, ponieważ pali się szybko i wydajnie, ale jest również przewidywalny i stabilny. Balony przenoszą LPG w postaci płynnej, a LPG jest zasilany przez węże, aby zapalić balony. W czasie lotu od 45 minut do jednej godziny, balony spalą około 20 do 30 galonów paliwa. Dla bezpieczeństwa wiele balonów jest również wyposażonych w niezależny układ paliwowy, który może obsługiwać balon, jeśli podstawowy układ paliwowy się wyczerpie lub ulegnie awarii.
