Tananyag választó:
Hőlégballon a konyhában
Eszköztár:
Hőlégballon a konyhában

A kísérlet leírása

Emelkedés, lebegés, és merülés levegőben, a test átlagsűrűségének változtatásával.

A kísérlet menete

Fűzzük körbe a zsák szája mentén fércöltéssel az acélhuzalt (1. ábra)! Ez fogja kimerevíteni a zsák száját. Hőlégballon kísérlet Hőlégballon kísérlet
Ragasszuk a négy papírszalagot egyenlő közönként a zsák szájánál a citerahúrhoz! (Ezeknek a ballon repülésének stabilizálásában lesz majd fontos szerepük.)
Az így összeállított kísérleti eszköz (ami már a tulajdonképpeni hőlégballon) alkalmas a repülésre.
Működtetése:
Tartsuk a láng fölé szájával lefele fordítva a zsákot! Amikor a zsákban levő levegő kellő hőfokra való felmelegedését a fólia kisimulása, megdagadása jelzi, engedjük el a ballont (2. ábra)!
A hőlégballon kísérlet A hőlégballon kísérlet A hőlégballon felemelkedik, odafent egy rövid időre megáll, lebegő állapotba kerül, majd elkezd süllyedni. Ha a helyiségben nincs légmozgás, a hőlégballon karnyújtásnyi távolságon belül landol.
A ballon felemelkedéséhez szükséges, hogy a felhajtóerő nagyobb legyen, mint a szemeteszsák anyagának, a citerahúrnak, a papírszalagoknak és a ballonban levő meleg levegőnek a súlya. A felhajtóerő pedig megegyezik a ballon által kiszorított hideg (szobahőmérsékletű) levegő súlyával.
A kísérlettel azt mutattuk be, hogy Arkhimédész törvénye nem csak folyadékokban, hanem levegőben is érvényes. Az a test, amelyiknek az átlagsűrűsége kisebb a levegő sűrűségénél, az a levegőben képes felemelkedni.

Megjegyzések, kiegészítések

Az előzőek szerint elkészített hőlégballont könnyen átalakíthatjuk "önjáró"-vá!
Rögzítsünk fel a ballon szájának átmérője mentén egy vékony, kb. 0,2 mm vastag fémhuzalt! A huzal közepéhez erősítsünk fel egy kis vattacsomót! A vattába orvosi fecskendővel vagy szemcseppentővel juttassunk 0,5-1 cm3 denaturált szeszt vagy alkoholt!
Tartsuk meg a ballont a tetejénél fogva, függőleges helyzetben, és gyújtsuk meg a vattacsomót (3. ábra)! Néhány másodperc elteltével elengedhetjük, a hőlégballon "magától" felemelkedik.
A hőlégballon átalakítása A hőlégballon átalakítása Vigyázzunk, nehogy túladagoljuk a denaturált szeszt, mert a repülő szerkezet felemelkedés után már irányíthatatlan, a mennyezettel ütközve megbillenhet, ilyenkor könnyen lángra kap, s tüzet is okozhat!
Előfordulhat az első próbarepítéseknél, hogy a ballon helyzete emelkedés vagy süllyedés közben nem függőleges. Ekkor a megbillenés irányába eső szalag végéből ollóval vágjunk le két-három centiméternyit! Néhány röptetés és "alakítás" után a repülőeszköz készen áll a "nyilvános" bemutatásra. Ha a lánghoz közel tartjuk a zsákot, úgy a levegő benne jobban felmelegszik, így a röptetés is sikeresebb lehet, a ballon magasabbra juthat. Ekkor viszont könnyen előfordul, hogy a túlhevített, forró levegő "ráncba szedi" a műanyag fóliát, s az alkalmatlanná válhat a további kísérletekhez. Mi több, ha lángra kap, könnyen lakástüzet okozhat. Ennek elkerülésére legyünk körültekintőek a kísérlet megtervezésénél és lebonyolításánál!

Feltételek

  • Szükséges anyagok és eszközök:
  • vékony, 0,02 milliméter (20 μm), vagy annál kisebb falvastagságú polietilén zsák (pl. szemeteszsák), amelynek belső űrtartalma felfúvódott állapotában legalább 30-35 liter;
  • 0,3-0,4 milliméter átmérőjű, a zsák szájának kerületénél 3-4 centiméterrel hosszabb acélhuzal (pl. zeneműboltokban kapható 9-es citerahúr);
  • 4 darab, egyenként 20-25 centiméter hosszú, másfél-két centiméter széles papírcsík (írólapból kivágva);
  • papírragasztó;
  • gázégő, ill. borszeszégő.

Magyarázat

A ballon felemelkedéséhez szükséges, hogy a felhajtóerő nagyobb legyen, mint a szemeteszsák anyagának, a citerahúrnak, a papírszalagoknak és a ballonban levő meleg levegőnek a súlya. A felhajtóerő pedig megegyezik a ballon által kiszorított hideg (szobahőmérsékletű) levegő súlyával.
A kísérlettel azt mutattuk be, hogy Arkhimédész törvénye nem csak folyadékokban, hanem levegőben is érvényes. Az a test, amelyiknek az átlagsűrűsége kisebb a levegő sűrűségénél, az a levegőben képes felemelkedni.

Biztonsági információk

Figyelem!
A kísérlet elvégzésénél tartsuk be az általános balesetvédelmi szabályokat!


Kapcsolódó információk: