المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 بالون هواي داغ (زنگ تفريح شماره‌ي 46)
بالون هواي داغ (زنگ تفريح شماره‌ي 46)زنگ تفريح فيزيك
بررسي فيزيكي بالون‌هاي هواي داغ

بالون‌هاي هواي داغ




بالون‌هاي در حال صعود

براي اين‌كه بالون به‌سمت بالا حركت كند، بايد هوا به‌طور مداوم گرم شود. بالون‌هاي هواي گرم با استفاده از موتور احتراق در قسمت پاييني كيسه‌ي بالون، اين كار را انجام مي‌دهد.

وقتي هوا سرد مي‌شود، خلبان مي‌تواند با احتراق موتور هوا را گرم كند.

بالون‌هاي جديد مي‌توانند هوا را با استفاده از اشتعال پروپان،(ماده‌ي پارافيني مشتعل‌شونده) گرم كنند. اين پروپان همان ماده‌اي است كه در درست كردن آتش در بيرون از منزل استفاده مي‌شود. پروپان در اين حالت به‌صورت استوانه‌هاي سبك مايع فشرده در سبد بالون نگه‌داري مي‌شود. لوله‌‌ي مكش تا انتهاي استوانه‌ي سوخت پايين آمده و مي‌تواند مايع را وارد موتور احتراق كند.


 شكل 2 - يك بالون هواي داغ شامل سه بخش اصلي است:
«موتور احتراق» كه هوا را داغ مي‌كند
«كيسه بالون» كه هوا را در خود نگه مي‌دارد
«سبد» كه مسافران را در خود جاي مي‌دهد.

به‌دليل اين‌كه پروپان به‌صورت استوانه‌اي متراكم‌شده، خيلي سريع وارد كوره‌ي حرارتي مي‌شود.

موتور احتراق، لوله‌ي استوانه‌اي استيل ساده‌اي است كه به‌صورت پوششي لوله‌اي در اطراف بخش احتراق آن را احاطه كرده است.

وقتي بالون‌سوار موتور احتراق را روشن مي‌كند، پروپان به‌صورت مايع وارد لوله شده و شعله به‌وسيله‌ي يك اجاق يا چراغ سوخت بالا مي‌زند.

وقتي شعله برافروخته مي‌شود، فلز اطراف لوله داغ و پروپان داغ گرم شده و وارد چرخه سوخت مي‌گردد. اين تغييرهاي پروپان از مايع تا گاز، قبل از شعله‌ور شدن آن است. خود اين گاز، شعله‌اي به مراتب قوي‌‌تر درست كرده و سوخت به‌طور مؤثرتري استفاده مي‌شود.

در بالون‌ هاي نسل جديد هواي داغ، كيسه‌ي بالون از قطعه‌‌هاي نايلوني سه‌گوش استفاده‌ مي‌شود كه با بافتي دوخته شده به‌كيسه‌ي اصلي وصل و محكم شده است.

قطعه‌ها از پايه‌ي كيسه تا بالاي آن از تكه‌هاي به‌هم دوخته شده تشكيل شده است.

«نايلون» در بالون بسيار مؤثر بوده (از نظر سبكي) ولي در دماهاي بالا ذوب مي‌شود. رويه‌ي نايلون در پايه‌ي كيسه از ماده‌ي ضدآتش خاصي ساخته شده كه مانع از آتش گرفتن بالون مي‌شود.

هواي داغ از حفره‌ي انتهايي در پايين كيسه‌ي بالون (بالاي سبد) فرار نمي‌كند چراكه «شناوري» يا «نيروي بالابرنده» آن را بالا مي‌برد.

اگر خلبان به‌طور پيوسته اشتعال را فعال را نگه دارد بالون بالا خواهد رفت. ولي حد بالاي ارتفاع براي بالون وجود دارد. چراكه هوا رقيق شده و نيروي شناوري آن‌قدر ضعيف مي‌شود كه نمي‌تواند بالون را بالا بكشد.

«شناوري» برابر است با وزن هواي جابه‌جا شده در بالون؛‌ بالون‌هاي بسيار بزرگ‌تر عموما تا ارتفاع‌هاي بيش‌تري مي‌توانند بالا بروند.


فشار هوا + گرانش = شناوري
همه‌ي ذره‌هاي هوا در جو توسط نيروي گرانش به‌سمت پايين سقوط مي‌كنند. ولي فشار هوا نيرويي برخلاف گرانش (رو به بالا) را باعث مي‌شود.

چگالي هوا تعادل گرانش و فشار هوا را حفظ مي‌كند زيرا در اين نقطه‌ي گرانش آن‌قدر قوي نيست كه ذره‌هاي بيش‌تري را به‌سمت پايين بكشد.

اين سطح فشار در بالاترين ميزان خود از سطح زمين قرار دارد زيرا هوا در اين سطح به اندازه‌ي كل وزن آن را در ارتفاع‌هاي بالاتر است. وزن بيش‌تر به‌معناي نيروي گرانش بيش‌تر است.

در بخش‌هاي بالاتر بالون، «فشار» بر «گرانش» غلبه كرده و تعادل به‌هم مي‌خورد. به‌همين دليل است كه در ارتفاع‌هاي بالا، «فشار» افت مي‌كند.

اختلاف فشار بين بالا و پايين هر جسم است كه «نيروي شناوري» رو به بالا را نتيجه‌ مي‌دهد.

«نيروي شناوري» به‌طور كلي از گرانش ضعيف‌تر است. پس «شناوري» فقط مي‌تواند اجسامي را حركت دهد كه سبك‌تر از هوا هستند.

گزينه‌ي‌ ديگر پُر كردن بالون از هوايي است كه چگالي كم‌تري نسبت به هواي اطراف دارد زيرا هوا در بالون جرم كم‌تري در واحد حجم نسبت به جو دارد. بنابراين «نيروي شناوري» بالون را به‌سمت بالا مي‌راند. ولي بازهم ذره‌هاي هوا در حجم (فشار كم‌تر) هستند؛ در نتيجه فشار هواي اطراف بالون را تا زماني كه چگالي هواي درون بالون برابر است با چگالي هواي بيرون بالون منجمد مي‌كند.

حال اگر اين شرايط را تغيير دهيم مي‌توانيم با ثابت نگه‌داشتن «فشار»، «چگالي» را كاهش دهيم. نيروي فشار هوا بر يك جسم بستگي به اين دارد كه چند ذره به جسم برخورد مي‌كنند و چه نيرويي به آن واترد مي‌شود.

همان‌طور كه مي‌بينيم فشار كُل به دو روش افزايش مي‌يابد:

        


- افزايش تعداد ذره‌هاي هوا كه باعث برخوردهاي بيش‌تر در واحد سطح خواهد شد.

- افزايش سرعت ذره‌ها به‌طوري ‌كه ذره‌ها به سطحي برخورد كنند؛برخورد هر ذره با نيروي بيش‌تري انجام مي‌شود.



بنابراين با «چگالي كم‌تر» در يك بالون و بدون «كاهش فشار» بايد سرعت ذره‌هاي هوا را زياد كرد. اين‌كار را با گرم كردن هوا مي‌توان انجام داد. ذره‌ها، گرما را جذب و بيش‌تر برانگيخته خواهند شد. در نتيجه «برخوردها» و در نتيجه «نيرو» بيش‌تر مي‌شود.

در هواي گرم، فشار هوا براي هر ذره نسبت به هواي سرد بيش‌تر خواهد بود. بنابراين به ذره‌هاي بيش‌تر نيازي نيست. در نتيجه بالون هواي داغ ارتفاع مي‌گيرد زيرا از هواي كم‌چگال‌تر و داغ‌تر از هواي اطراف است.


شكل 7 -  دكمه‌ي صعود و فرود فعال است با يك‌بار كليك كردن روي آن، مسير بالون را
با توجه به جريان هوا مشاهده مي‌كنيد.

1386/9/17لينک مستقيم

فرستنده :
غلامرضا HyperLink HyperLink 1394/5/20
مـتـن : باتوجه به قدرت مشعل های بالون : بنده در نظر داشتم این نوع مشعل ها را در کوره های آهک و آجر به کار گیرم ...سوال مهم اینکه:
آیا میتوان به جای پروپان که در کشور ایران کمیاب است گاز ال پی جی که در دسترس است و با توجه به ارزانی قیمت از این نوع گاز( ال پی جی) در مشعل های بالون استفاده کرد؟ در صورتیکه نیاز به تغییری در مشعل ها باشد به مختصر توضیح دهید... و آیا مشعل های بالون 3 روز و شب یکسره کار کنند مشکلی ایجاد میکنند؟ در صورتیکه مشکل ایجاد کنند جنس لوله های گرم کن گاز را از چه نوع فلزی بسازیم که توان مقاومت داشته باشد و جنس لوله های مشعل بالون توان تحمل چند بار فشار را دارند؟ تشکر...

فرستنده :
حمیدرضا HyperLink HyperLink 1393/5/1
مـتـن : سلام ممنون از اطلاعات خوبتون.من الان در حال ساخت یه بالن هوای گرم هستم البته میشه گفت مقیاسش کوچیکتر از بالن های نفربره.فقط میخواستم بپرسم جنس کیسه ی بالنم چی باید باشه تا هم سبک باشه هم نسوز؟
پاسـخ : سلام، در مورد اطلاعات فني ساخت نميتونم کمکي کنم ولي همينجا به جنس مواد مورد استفاده اشاره شد. البته دوستان زيادي در وبلاگهاي شخصي خودشون جزييات زيادي رو نوشتند که فراتر از بيان ويژگيها و حقايق علمي اين مطلب هست و شايد کاربردي تر. به فارسي جستجو کني يقيناً پيدا ميکني.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1393/5/1
مـتـن : چرا بالن ها را به رنگ روشن می سازند؟
پاسـخ : سلام، پاسخ زياد سخت نيست! من سؤالت رو کلي تر ميپرسم، ويژگي رنگ روشن چيه در تماس با نور؟ و فرض بر اينکه رنگ روشن استفاده کنيم چه ويژگيهاي فيزيکي ممکنه کمتر يا بيشتر تغيير کنند؟ در واقع در درس علوم و همينطور فيزيک دبيرستان بخش گرما و نور خوندي يا ميخوني (اگر دبيرستان نيستي).

فرستنده :
متین HyperLink HyperLink 1390/11/15
مـتـن : لطفا میشه اطلاعاتی رو در مورد جنس کیسه ی بالن و چگونگی پیدا کردن ان را برام ایمیل کنید
پاسـخ : سلام، در مطلب توضيحاتي داده شده. آدرس مفيد رد اين مورد در كامنتهاي گذاشتم. حتما به اونها نگاهي بنداز.

فرستنده :
پرستو HyperLink HyperLink 1390/8/7
مـتـن : مرسی به خاطر مطالب مفیدتون خیلی خوب بود
پاسـخ :

فرستنده :
ارسام HyperLink HyperLink 1390/3/25
مـتـن : من می خواستم بالون درست کنم! خیلی از اشکالاتم رفع شد

فرستنده :
صلاحالدین احمد لواسانی HyperLink HyperLink 1390/1/21
مـتـن : با درود و تهییت
مجددا و بصورت کاملا تصادفی به سایت شما سر زدم . ملاحضه نمودم که دوستانی علاقمند به تماس با ما در زیمنه بالون های هوای داغ و سایر انواع آن هستند.در صورت تمایل نشانی سایت ما را برای این دوستان ارسال نمایید.
ضمنا ما در نظر داریم . در جهت کمک به مدارس در جهت پاسخگویی به کنجکاوی و علاقه دانش آموزان بالون های ارزان قیمت را جهت تجربه اوج دهی در اختیار مسئولان علاقمند در مدارس قرار دهیم.
پاسـخ : سلام، حتماً:
http://ariyaballoons.weebly.com

فرستنده :
نيما HyperLink HyperLink 1389/3/24
مـتـن : با سلام مجدد.اقاي صلاح الدين احمد لواساني در همين صفحه متني نوشته اند .كه شما زحمت كشيده وبلاگ خودتون رو جايگزين شماره ايشون كرديد.اگر امكانش هست شماره رو براي من mail كنيد.ممنون
پاسـخ :سلام، اينجا در بخش المپياد فيزيك بنده مسئوليت دارم و هيچ مطلبي رو دوست گرامي كه نام برديد ننوشته‌اند در اين بخش. احتمالاً شما آدرس بخش ديگري از سايت رشد مثل دانشنامه با اينجا اشتباه گرفتيد. برداشت از اين مطالبي كه اينجا قرار گرفته آزاد است. در صورت تشابه كامل مطالب از اينجا گرفته شده به دليل اينكه بنده مطالب را شخصاً گردآوري مي‌كنم و تبديل به متني مشابه بالا ميكنم. و گاهاً ترجمه‌ي مطالب مهم و جالب هستند.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1389/3/10
مـتـن : سلام .با تشكر از شما بخاطر اين اطلاعات جالب. چطور ميتونم با اقاي لواساني كه در هند توليد كننده بالن هستند تماس بگيرم.ممنون ميشم اگر راهنمايي بفرماييد
پاسـخ : سلام و ممنون. در اين مورد اطلاعي ندارم.

فرستنده :
مدیر مدرسه HyperLink HyperLink 1389/2/9
مـتـن : با عرض خسته نباشید بابت مطالب مفیدی که در وب لاگتون هست.من برای فعالیتهای فوق برنامه یک مدرسه غیر انتفاعی قصد دارم که روی بالوت با هوای داغ کار کنم.به این صورت که خود بچه ها با کمک والدینشون بتونن بالنهایی در قطع کوچک بسازند و در فضای باز رها کنند.ممنون می شم گه من را راهنمایی کنید.در مورد ساخت و سوخت بالنها بصورتی که یک کودک از پس درست کردنش بر بیا ید.
پاسـخ :سلام
از لطفتون ممنون. در مورد جزييات بايد ازمنابع مفيدي كه جزييات رو در خودشون دارند استفاده كنيد. به دليل اينكه حجم كار اينجا بالاست دوستان گرامي همكار و بچه‌ها لطف دارند و در اين موارد در مقالات موضوعات مختلف همين درخواست رو دارند. ما در اينجا كمتر وارد جزييات مي‌شويم. شما در گوگل به انگليسي و فارسي بالون هواي داغ رو جستجو كنيد مطالب زيادي خواهد آمد. و نكته‌ي مهم اينكه مانند كيتهاي الكترونيك و روبوتيك بايد از موتورهاي آماده استفاده كنيد. فروشنده‌هاي هواپيماهاي مدل ممكن است داشته باشند.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1388/12/18
مـتـن : همون فرد قبلی هستم خب لطفا آدرس وبلاگ ها و سایت های مربوط رو هم بدید
پاسـخ : http://en.wikipedia.org/wiki/Hot_air_balloon
در آخر مقاله‌ي طولاني اين سايت وبسايتهاي زيادي رو مي‌توني پيدا كني.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1388/12/11
مـتـن : سلام ما تا چند روز دیگه یه مسابقه بالون دست ساز داریم که بدون موتور احتراق کار میکنه یعنی با یه ماده سوختنی مثل پارافین تو ی ساختش کمکمون کنید ممنون
پاسـخ : سلام در مورد جزييات فني نمي‌تونم كمكي كنم. ولي وبلاگها و سايتهايي هستندكه جزيياتي رو هم دارند.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1388/9/12
مـتـن : سایتتون خیلی خوبه!

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1388/9/12
مـتـن : عالیه

فرستنده :
HyperLink HyperLink 1388/8/6
مـتـن : نه جان من
نیروی بالا برنده ی بالون از اصل ارشمیدس طبعیت میکنه
F=pvg-mg
که در آن p چگالی هوای بیرونه بالونه، v حجم بالونه،g شتاب گرانشی زمینه که به ارتفاع هم بستکی داره،m هم جرم بالون با هوای درونشه
وقتی کF صفر بشه بالون در تعادله
با بالا رفتن بالون چگالی هوا کم میشه تا برسه به جایی که F صفر بشه
با داشتن رابطه مربوط به تغییر چگالی هوا نسبت به ارتفاع ،میتوان ارتفاع حدی صعود بالون را بدست آورد
داغ شدن هوای درونه بالون باعث اختلاف چگالی درون و بیرون بالون میشه و همین امر باعث پیدایش نیروی بالا برنده میشود.
پاسـخ : به متن دقت كردي؟ با عكس مطلب رو گذاشتم روي سايت.

فرستنده :
فاطمه HyperLink HyperLink 1388/6/5
مـتـن : سلام
امكانش وجود داره كه خودمون بتونيم يك بالون درست كنيم؟
پاسـخ :سلام فاطمه جان
بله ميشه. كمي امكانات و البته كمي هم اصول مهندسي. ولي بهت بگم كسي كه فيزيك بلد باشه مي‌تونه هر نوع ابداعي رو انجام بده. منتهي اجراي اون به شيمي-زيست و مهندسي و اينها هم مربوط ميشه در برخي موارد. و راهنما البته.

فرستنده :
صلاح الدين احمد لواساني HyperLink HyperLink 1388/2/8
مـتـن : با سلام به همه دوستان نوجوان و جوان.
من سالهاست كه در كشور هندوستان كارخانه اي دارم كه در آن مشغول توليد انواع بالون ها . از بالون هاي هواي داغ گرفته. تا بالون هاي تبليغاتي هستم . اخيرا نيز فعاليتهايي را در اين زمينه در ايران آغاز كرده ام. در صورت تمايل به كسب تجربه هاي عملي در پرواز دهي انواع بالون ها آماده هستيم. بصورت افتخاري و صد درصد رايگان در خدمت شما باشيم. به اين منظور مي توانيد با http://tabookan-balloons.blogfa.com/ تماس گرفته تا هماهنگي هاي لازم براي شركت در اين دوره ها انجام گيرد.
البته در حال حاضر به دلايل متعدد. پرواز بالون هاي داغ ميسر نيست. اما در ساير موارد اين كار در حال انجام است.
پيروز و سربلند
همه فرزندان برومند و غيور ايران
پاسـخ :سلام ممنون از لطفت. شماره رو با وبلاگ جايگزين كردم. اميدوارم بچه‌هايي كه در اين بخش سؤال دارند در صورت نياز به وبلاگ مراجعه كنند و جواب سؤالهاي علمي يا فني رو بگيرند.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1388/1/21
مـتـن : عالی

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1387/11/26
مـتـن : عالی

فرستنده :
مهكامه HyperLink HyperLink 1387/3/28
مـتـن : خدا خيرت بده جون منو توي روزهاي اخر نجات دادي خيلي با حالي
پاسـخ :هر چند نمي‌دونم دقيقاً منظورت چيه، كه احتمالاً تحقيق راجع به بالون‌هاي داغ بوده، ولي ممنون. اميدوارم بخش فيزيك و ديگر بخشها كلاً مفيد باشه.

فرستنده :
جمشيد HyperLink HyperLink 1387/3/28
مـتـن : جالب بود. در صورت امكان مطالبي راجع به ناوبري بالون هم اضافه كنيد با تشكر
پاسـخ :جمشيد عزيز
خواستم اين كار رو انجام بدم ولي ديدم صفحه طولاني ميشه. يك برنامه بلند مدت دارم براي اين بخش. راجع به ناوبري بالون هم مطلب اضافه مي كنم. ولي بخش فيزيكي اش مهم تره و در اولويت قرار داره كه آوردم.

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  2350
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  2350