Názov:
Teplovzdušný balón
Anotácia: Jednoduchý model teplovzdušného balóna jednorázovo
naplneného teplým vzduchom.
Pomôcky:
igelitový sáčok (mal by byť čo najtenší materiál, vyskúšali sme
sáčky do odpadového koša
tenký drôtik – dĺžka ≥
obvod otvoru sáčka
lepiaca páska
nožnice
lieh (trošku slabšie ale funguje to
aj s Alpou a inými alkoholmi)
nehorľavá podložka s príklopom
na uhasenie horiacej vaty (v mojom prípade misky z rovnoramenných
váh a sklenená fľaša)
zápalky,
vata
Postup:
Otvor sáčku podlepíme drôtikom pomocou lepiacej pásky tak, aby otvor
držal tvar približnej kružnice. Drôtik musí byť dostatočne ľahký,
aby balón vzlietol, ale aj pevný aby sa otvor samočinne nezatváral. Na
kúsok vaty položenej na nehorľavej podložke nalejeme malé množstvo
liehu, len tak nebol lieh rozliaty mimo vaty, je dosť ťažké potom
uhasiť oheň..
Pripravíme
si balón a fľašu niekde blízko seba a vatu položenú na
nehorľavej podložke zapálime. Balón chvíľku podržíme nad plameňom
v dostatočne vzdialenosti aby sme sáčok nepodpálili a aby sa
ani nezcvrkol. Keď cítime, že sa balón vznáša, pustíme ho a sklenenou
fľašou uhasíme horiacu vatu (zakryjeme hore dnom obrátenou fľašou,
čím zabránime prístupu vzduchu a vata zhasne). Všimnite si, že podložka
zostane nepoškodená!Vysvetlenie:
Teplý vzduch stúpa hore, lebo jeho hustota je menšia ako hustota studeného
vzduchu naokolo. Pôsobí na neho vztlaková sila (Archimedov zákon platí
aj v plynoch). Ak je priemerná hustota balóna naplneného vzduchom menšia
ako okolitého vzduchu balón stúpa hore. Samozrejme počas stúpania
dochádza k ochladzovaniu balóna a tým stúpa hustota, kým
nie je väčšia ako hustotu okolitého vzduchu a balón začne klesať.
Poznámka: Ak
ideme realizovať pokus na konci hodiny je treba myslieť na fakt, že
miestnosť je veľmi vyhriata a treba ju vyvetrať.
Veľký efekt má pokus ak balón necháme nahrievať trošku dlhšie,
potom nám v priemerne vysokej miestnosti vyletí určite až pod
strop.
Na spodok balóna sa dá pomocou šnúrok upevniť kúsok alobalu a zapáliť
vatu tam. Takže máme vyhrievaný balón. V tomto prípade si musíme
dávať pozor na množstvo liehu a tiež mať radšej niekde nablízku
pripravené vedro s vodou, do ktorého balón necháme v prípade
potreby spadnúť. Zdá sa, že realizácia vonku by bola bezpečnejšia,
ale pozor na poryvy vetra. Dostatočne
veľký priestor v triede je bezpečnejší.
- Prečo balón po chvíľke klesne?
- Ako je riešený reálny teplovzdušný balón?
- Prečo dokáže vystúpiť teplovzdušný balón len do určitej výšky, keď vieme, že s rastúcou nadmorskou výškou klesá teplota a teda by tam na balón mala pôsobiť väčšia vztlaková sila (Čo ak predpokladáme, že nedochádza k úniku teplého vzduchu z balóna a chladnutie je odstránené horákom, ktorým balón neustále zohrievame na danú teplotu)?
- Pozrite si alternatívny pokus s horiacim sáčkom od čaju a
pokúste sa pozorovaný jav vysvetliť.
- V miestnosti narazí na strop = vytlačenie dosť veľkej časti teplého vzduchu. Vonku prudké ochladzovanie cez tenké steny a cez veľký otvor na spodku.
- Otázka je námetom na projekt pre študentov.
- ???
