Science >> Wetenschap >  >> Energie

Wat veroorzaakt warmte in luchtmoleculen een hete ballon om thermische energie de bovenkant van de ballon te dragen?

Laten we uitsplitsen hoe hete luchtballonnen werken en de rol van warmte speelt:

1. Warmtebron:

* de brander: De primaire warmtebron is een brander die propaan gebruikt om een ​​grote, krachtige vlam te creëren.

2. De lucht verwarmen:

* geleiding en convectie: De warmte van de brander wordt overgebracht naar de lucht in de ballon door geleiding (direct contact) en convectie (circulatie van verwarmde lucht).

* Uitbreiding: Terwijl de luchtmoleculen warmte absorberen, bewegen ze sneller en verspreiden ze zich verder uit elkaar. Hierdoor breidt de lucht in de ballon uit.

3. Drijfvermogen en lift:

* Dichtheidsverschil: Hete lucht is minder dicht dan koude lucht. Dit betekent dat het volume hete lucht in de ballon minder dan een gelijk volume koude lucht buiten de ballon weegt.

* drijfvermogen: Dit verschil in dichtheid creëert een opwaartse drijvende kracht. Denk aan een boot die op water zweeft; Het verplaatst water en de drijvende kracht duwt het omhoog. Evenzo verplaatst de hete lucht in de ballon koelere lucht en tilt de drijvende kracht de ballon op.

4. Thermische energieoverdracht:

* Warmteverlies: De envelop van de ballon (de stof) is ontworpen om relatief warmtebestendig te zijn, maar warmte ontsnapt wel door de stof.

* Convectiestromen: Terwijl de ballon stijgt, komt hij koelere lucht tegen, die warmte van de ballon overbrengt. De hete lucht aan de bovenkant van de ballon koelt, wordt dichter en zinkt terug naar beneden, waardoor convectiestromen in de ballon worden gecreëerd.

Samenvattend:

* De brander verwarmt de lucht in de ballon.

* De verwarmde lucht breidt zich uit en wordt minder dicht.

* De minder dichte hete lucht creëert een drijvende kracht die de ballon optilt.

* De ballon blijft warmte van de brander ontvangen om zijn lift te behouden.

Belangrijke opmerking: De hete lucht in een ballon "draagt" geen thermische energie naar de bovenkant van de ballon. De thermische energie wordt verdeeld binnen de gehele ballon en de convectiestromen in de ballon helpen het temperatuurverschil te behouden dat de lift aandrijft.