какое давление в воздушном шарике

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки

Давление в воздушном шарике

Заслуженный участник

Заслуженный участник

Последний раз редактировалось dp 07.01.2017, 17:45, всего редактировалось 1 раз.

Да, это вроде выход, но хочется понять можно или нельзя с одного раза.Просто Вы написали коментарий в то время когда я редактировал основное сообщение.

Заслуженный участник

Модератор

Делением F/S я получил давление в шарике, оно получилось 0.03атм. Ясно, что без кастрюли давление в шарике будет чуть меньше. Так как увеличение натяжения стенок шарика от поставленной сверху кастрюли массой 3кг не сильно заметно. Вот я и хочу понять можно ли как-то из данных условий понять насколько поставленная сверху кастрюля увеличивает исходное давление в шарике.

Эта задача похожа на задачу про избыточное давление в капле жидкости от действия поверхностного натяжения. Там это избыточное давление равно, согласно формуле Лапласа, произведению поверхностного натяжения на среднюю кривизну поверхности.

Если приближенно принять, что натяжение резины одинаково, когда на шарике стоит груз и когда он свободен, то отношение избыточных давлений в этих состояниях равно отношению средних кривизн поверности свободного шарика и поверхности, которая выпирает под кастрюлей.

Последний раз редактировалось levtsn 07.01.2017, 23:00, всего редактировалось 1 раз.

Давление увеличивается за счет сокращения обьема. Количество воздуха и температура постоянны. Конечно шарик немного раздует от избытка давления, можно попробовать измерить это.

Можете взвесить воздух в шарике, измерить обьем и через плотность найти давление.

Заслуженный участник

Позвольте высказать дилетантское мнение: эта задачка совсем не похожа.

Во-первых, потому, что жидкость под поверхностным натяжением совсем не сжимаема.

Так что остаётся только и впрямь накапливать статистику по разным массам кастрюль и накладывать её на график.

Заслуженный участник

Последний раз редактировалось Xey 08.01.2017, 01:23, всего редактировалось 3 раз(а).

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей

Источник

Какое давление воздуха в воздушном шарике?

Накачан только своими лёгкими.

Прежде всего, необходимо определить максимальное давление создаваемое легкими человека.

Экспериментально я проверил на себе. Отсоединил манометр от тонометра и дунул в него несколько раз, что есть силы. В результате в среднем получил 152 мм рт. ст., что составляет 152/760 = 0,2 атм. Следовательно, если мы надуваем шарик легкими, то давление в шарике составляет меньше этой величины порядка 0,1 атм.

Так как на данный момент шарика у меня нет в наличии, объясню желающим, как замерить давление. Следует покрыть часть поверхности шарика тонким слоем масла. Затем положить его этим местом на лист бумаги, а поверх его установить груз с известным весом. Затем вычисляем давление в нутрии шарика, делением веса груза в кг на площадь отпечатка в см², оставленного на бумаге шариком.

Атмосферное. Немного давления добавляем материал шарика, упругость его оболочки. Но, незначительно.

Ну обычно это мешки с песком. Не исключенно что разного размера.

Еще я бы хотела полетать над ночным мегаполисом, например Москвой. Полюбоваться на это море огней. Мне было бы интересно рассматривать Москву с высоты, узнавая знакомые места.

Представим себе шарик из термостойкой и обладающей низкой теплопроводностью резины. Зальём в него некоторое количество воды, поместим туда нагреватель (обычный кипятильник) и начнём нагревать. Когда температура достигнет 100°С, давление паров достигнет атмосферного и шарик раздуется. Более того, если в некотором изолированном помещении поддерживать температуру выше 100°С, то водяной пар в шарике не будет конденсироваться, и он останется надутым и даже будет летать, так как плотность водяных паров при этой температуре всего 0,597 кг/м^3, а плотность сухого воздуха 0,946 кг/м^3. Таким образом, на Венере вполне возможно воздухоплавание на воздушных шарах, надутых водяным паром.

По-моему, в мультфильме про Винни-Пуха в момент полета за медом были долгие дебаты между Пухом и Пятачком, какой цвет лучше выбрать для того, чтобы пчелы были дезориентированы.

И выбор пал на голубом шарике (цвет неба), а Пух изображал тучку.

Источник

Как надуть воздушный шарик: воздухом и гелием

Шарики используются для украшения вечеринок, праздников и спортивно-массовых мероприятий. Различают воздушные шары наполненные воздухом либо летучим газом (гелием). В данной статье мы расскажем, как можно надуть воздушный шарик.

Надувание шарика воздухом

Надуть шарик можно ртом, при помощи ручного насоса, при помощи ножного насоса, а также при помощи компрессора (электрический насос).

Ртом надуть можно далеко не каждый шарик, такой способ сгодиться если надо украсить комнату на день рождения, а вот для вязки гирлянд из шаров либо для надувания шаров для моделирования (ШДМ) данный способ по ряду причин не годиться, придется прибегнуть к помощи насоса.

Насосы есть разные, есть специализированные для шаров, а к другим просто покупается специальная насадка (носик). Давайте рассмотрим виды используемых насосов для надувания шариков:

Недостатки: малая скорость накачки объемных шаров, практически бесполезен при работе с большим количеством шаров, недолговечен и при интенсивной нагрузке может сломаться. ШДМ мастер обычно накачивает порционно и ровно столько сколько требуется, что легко и удобно регулируется таким насосом.

Недостатки: не очень удобен из-за позы в которой приходится работать.

Преимущества: эти насосы идут с манометром, что позволяет контролировать давление, скорость подачи воздуха, если есть автомобиль, то его не надо приобретать отдельно.

Недостатки: стоимость, вес, неудобен из-за позы в которой приходится работать (нужен напарник: один надевает шарики и завязывает их, а второй накачивает воздухом).

Преимущества: наилучшая скорость подачи воздуха, контроль давления подаваемого воздуха (имеется манометр, у дорогих электронных моделей можно ограничивать верхний предел давления).

Кто занимается шарами профессионально имеет насос-шприц для работы с ШДМ и насос для надувания шаров для вязки гирлянд. Если так случилось, что у Вас повод для большой вечеринки и срочно надо надуть много шаров, то в домашних условиях наилучшим выходом будет папин автомобильный насос.

Совет: носик для насоса в домашних условиях найти легко – любой продолговатый предмет, например разобранная ручка (поищите с широким горлышком), и пару оборотов изоленты будет достаточно.

Если же необходимо свить гирлянду или арку, то насос просто необходим. Следует также рассчитать необходимое количество шаров на 1 метр гирлянды, так на 12 дюймовых шаров потребуется 16 шаров, 9-10 дюймовых от 20 до 28 шаров, а мылах 5 дюймовых надо до 40 штук. Для закрытых помещений, лучше брать шары малых диаметров 5-10 дюймов, а для улицы рекомендуется от 12 дюймов и более.

Совет: при накачке шаров всегда оставляйте достаточно хвостика для завязки шара, а также стравливайте лишний воздух если перекачали – это позволит сохранить шарик и улучшить его эксплуатационные характеристики.

Надувание шаров гелием из баллона.

Гелий – инертный газ без цвета, вкуса и запаха, второй по легкости после водорода, более чем в 7 раз легче воздуха, нетоксичный, невзрывоопасный и не горит. Именно им и наполняют «летающие» шарики. Для наполнения шаров необходим баллон с гелием. Баллоны в основном бывают 2-х видов: на 10 и 40 литров по 1,33 и 5,3 метра кубических гелия соответственно. По затратам большой баллон гораздо выгоднее малого, более чем в 2 раза.

На любом баллоне имеется вентиль. При желании шары можно надувать без всяких дополнительных приспособлений типа носика или редуктора, однако для удобства и предотвращения порчи шаров, все же рекомендуется пользоваться сужающим приспособлением (хотя бы насадкой-носиком).

Насадка в виде носика может накручиваться на баллон, служа удобным переходником от широкого разъема баллона с внешней резьбой.

Внимание: внешняя резьба на разъеме баллона зачастую является причиной порчи латексных шаров – они легко рвутся.

Кстати: латексные шары следует надувать на 0,2-0,35 ат.

В бытовое пользование большой баллон не годится, он больших размеров и весит более 70 кг. Если необходимо надуть относительно небольшое количество шаров (до 150), то можно воспользоваться малым баллоном на 10 литров, тем более, что в Интернете полно объявлений о сдаче баллонов напрокат. Баллон на 10 литров весит порядка 17 кг.

Следует знать: латексный воздушный шарик с гелием потеряет свойства к полету через 6-12 часов, т.к. латекс материал пористый и молекулы газа проникают через стенки шарика.

Для того чтобы этого не произошло шарик подвергается специальной обработке: внутрь распыляется специальный жидкий полимер (Hi-float) засыхающий за 1 минуту, который образует дополнительный защитный слой препятствующий выходу гелия. Обработанный шарик может летать более месяца в закрытом помещении. Можно заказать обработанные гелиевые шары с бесплатной доставкой по г. Минску

Выпустить шары в небо, много шаров! Об этом мечтают дети, это излюбленный прием организаторов крупных праздников и мероприятий. Для этого необходимы 10-12 дюймовые шары без обработки в большом количестве, баллоны с гелием и сетка. Надутые шары помещают в специальную сетку, которую в нужный момент развязывают и шары устремляются в небо.

Источник

Учебная исследовательская работа «Оценка давления внутри шарика, избыточного над атмосферным по площади его расплющивания под действием груза»

Надувной резиновый шарик это распространенный предмет, которым часто играют дети.

Мы поставили перед собой цель: предложить достаточно простой способ оценить давление внутри шарика. Оценить какую-нибудь величину, это значит определить ее значение примерно, но зато быстро и легко.

Мы хотим это сделать, измеряя площадь расплющивания шарика под действием груза.

После оценки давления измерим давление внутри шарика с помощью манометра и сравним получившиеся данные.

Содержимое разработки

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа № 78 Краснооктябрьского района

Учебная исследовательская работа «Оценка давления внутри шарика, избыточного над атмосферным по площади его расплющивания под действием груза»

Овчинников Александр Александрович,

Теоретические основы исследования………………….. 5

Экспериментальная часть ……………. ………………. 6

Надувной резиновый шарик это распространенный предмет, которым часто играют дети. И, конечно, становится любопытно, какое давление внутри шарика, но измерить его в домашних условиях, невозможно, т.к. у нас нет нужных приборов.

Мы поставили перед собой цель: предложить достаточно простой способ оценить давление внутри шарика. Оценить какую-нибудь величину, это значит определить ее значение примерно, но зато быстро и легко.

Мы хотим это сделать, измеряя площадь расплющивания шарика под действием груза.

Непосредственно определить площадь расплющивания шарика на столе очень трудно, а измеряется она с большой ошибкой. Тогда мы решили расплющивать шарик грузами до какой-то определенной площади, т.е. нужно взять подставку известной площади.

При проведении опытов мы экспериментировали с разными подставками для расплющивания. Начали с прямоугольных, но поняли, что круглая дает меньшую ошибку при оценке давления.

После оценки давления измерим давление внутри шарика с помощью манометра и сравним получившиеся данные.

В нашем опыте будет следующее оборудование:

Шарик, накачанный воздухом, закрытый с помощью зажима.

Фанера большой площади и известной массы для установки гирь.

Весы для взвешивания и разновесы.

Гири для весов, массами 2, 1 и 0,5 кг.

Диск известного диаметра для определения площади расплющивания шарика.

Стеклянная и гибкая трубки для соединения шарика с манометром.

Манометр лабораторный для измерения давления.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Обосновать наше исследование можно так:

Когда шарик накачан, но не нагружен, то давление на воздух внутри шара складывается из атмосферного давления и давления упругой оболочки. Получается, что давление оболочки уравновешивает избыточное над атмосферным давление внутри шарика.

Когда мы нагружаем шар грузом – гирями, то на газ внутри шарика действует добавочная сила – сила тяжести, которая по третьему закону Ньютона уравновешивается силой упругости воздуха.

Тогда, давление воздуха внутри шарика, избыточное над атмосферным, определим как вес груза, деленный на площадь расплющивания шарика.

Определим взвешиванием массу фанеры, которую будем использовать как подставку для гирь. Она составила 140 граммов.

Диаметр диска подберем такой, чтобы имеющихся у нас гирь (до 4 кг) было достаточно для расплющивания шарика на площади диска. Из имеющихся в наличии мы выбрали диск диаметром 10,9 см.

Определим площадь диска, на котором будет расплющиваться шарик, по формуле

Надуем шарик, зажмем зажимом, расположим на диске и будем нагружать шарик гирями до тех пор, пока площадь расплющивания шарика не станет равна площади диска.

Масса груза составила 3,5 кг и масса фанеры 0,14 кг.

Рассчитаем давление по формуле

оно составило примерно 3914 Па, т.е. около 4000 Па.

Оценка давления сделана, теперь измерим давление воздуха внутри шарика.

Для этого сначала нужно разобраться с ценой деления на манометре. Цена деления манометра составляет 0,2 единицы. А единица, как указано слева вверху на манометре, равна «mm Hg х 10», т.е. «1 мм рт. ст. х 10» = 1333 Па.

Тогда цена 1 деления в паскалях равна 266,6 Па.

Теперь измерим давление внутри шарика с помощью манометра. Соединим шарик с помощью стеклянной и гибкой трубок с манометром, снимем зажим и считаем показания манометра. Они составили 22 деления, что соответствует примерно 5850 Па.

Проведем анализ полученных результатов. Будем считать показания манометра точными. Тогда оценочные результаты отличаются от замеренных на 1850 Па, что составляет около 30% от показаний прибора. Точность для такого эксперимента, по нашему мнению, вполне достаточная.

Еще необходимо обсудить один вопрос: то, что мы в оценочном расчете подвергаем шарик дополнительной нагрузке, в данном случае в 36 Н, мы повышаем в нем давление. На сколько это меняет показания манометра? Мы определили практически это искажение результатов. Причем сделали это просто: мы подключили шарик с установленными на нем грузами, к манометру и оказалось, что эти грузы на шарике увеличивают показания манометра примерно на 1,5 деления, т.е. на 400 Па. Конечно же, такой малой величиной, по сравнению с измеряемым давлением, можно пренебречь.

Мы провели все запланированные эксперименты и пришли к выводу, что выбранный нами способ оценки давления внутри шарика вполне себя оправдал, точность вполне достаточная.

Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С. Ландсберга

Источник

Вопросы-ответы

Что такое газ гелий и где он используется?

Гелий — инертный газ. Не горюч. Не взрывоопасен. Не токсичен. Без вкуса, цвета и запаха. Не оказывает влияния на окружающую среду, экологически безопасен. Опасности для живых организмов не представляет. Нельзя вдыхать гелий без примеси кислорода — это может привести к кислородному голоданию и потере сознания. Запрещены сильные удары по гелиевому баллону и нагревание свыше 60 градусов по Цельсию. Сам по себе гелий безвреден, но высокое давление в баллоне все же представляет собой некоторую опасность. Следует предохранять вентиль баллона от сильных ударов; транспортировать баллон лучше с защитным колпаком. Гелий используется не только для надувания воздушных шаров. Самый инертный из летучих и самый летучий из инертных, этот газ используется в машиностроении и оборонной промышленности, являясь рабочей средой некоторых приборов и технологического оборудования. Гелий используется в воздухоплавании. Он обеспечивает подъемную силу вместо огнеопасного водорода, ставшего причиной громких катастроф, из-за которых строительство дирижаблей в 30-е годы было остановлено. Гелий используется в метеорологии для наполнения воздушных шаров и зондов, а также в медицине.

Можно ли хранить баллон с гелием в помещениях где работают люди?

Газообразный гелий соответствует марке «А» или «Б» по ТУ-51-940-80. Согласно ТУ-51-940-80: Хранение газообразного гелия осуществляется согласно инструкции Минхимпрома BCH 6-75, действие которой распространяется на все продукты разделения воздуха и которая допускает хранение баллонов с гелием газообразным в помещении, где работают люди. Газообразный гелий применяется в аэронавтике для заполнения стратостатов, воздушных шаров и т.д., может также применяться в качестве наполнителя рекламных и других воздушных шаров в местах большого скопления людей в магазинах на стадионах и концертных площадках.

Расскажите более подробно о разновидностях баллонов с гелием и количестве шаров которые можно надуть с одного баллона?

Информация о гелиевых баллонах

*Вес и длина баллона могут в небольшой степени варьироваться.

У нас начатый баллон с гелием, как рассчитать хватит ли нам газа для выполнения предстоящего заказа?

При надувании шаров мы расходуем гелий, и давление в баллоне понижается, пока не дойдет до нуля. Для того чтобы определить, сколько в баллоне осталось гелия, нужно замерить давление манометром и перемножить количество атмосфер на емкость баллона:

Пример: Баллон 5 литров. Давление 60 атмосфер. 5 * 60 = 300 литров гелия (0,3 м. куб.)

Информация о количестве гелия в баллоне нам нужна, чтобы знать хватит ли нам газа для выполнения работы. Однако для этого нам еще нужно знать расход газа на один шар:

Расход газа на 1 шар

Продолжая пример, и используя данные таблицы, мы можем сказать, что, имея 300 литров гелия, мы можем надуть:

или 300 / 14 = 21 шар 12”

или 300 / 28 = 10 шаров 14”

или 300 / 90 = 3 шара 16”

или 300 / 7 = 42 шара 10” сердечко

Из таблицы мы видим, что 12” шар вмещает в себя 14 литров гелия. Так много, не ошибка ли это? Конечно же, объем шара значительно меньше 14-ти литров, но гелий в шаре находится также в сжатом состоянии (стенки шара давят на газ). Гелий в шаре сжат примерно в 1,5 раза, т.е. давление составляет 1,5 атмосферы. Таким образом, объем 12” шара составляет около 9 литров, а гелия в нем около 14 литров.

Влияет ли на расход гелия температура окружающей среды?

Сколько времени летают гелиевые шары?

Полет шара с гелием самого распространённого размера 12 дюйма(30см.) составляет от 12 до 20 часов, в зависимости от условий хранения.

А как можно увеличить время полёта гелиевого шара?

Что бы растянуть удовольствие лицезреть полёт гелиевого шара на несколько часов, в домашних условиях, достаточно обрезать ему хвостик используя для этого обычные ножницы.

Второй способ- это специальное средство Hi Float. HI-FLOAT – это безопасный для детей и взрослых раствор жидкого пластика, который, высыхая внутри воздушного шарика, образует удерживающую гелий плёнку и не даёт молекулам гелия выходить через стенку шара. За счёт этого срок полёта шарика увеличивается до двух недель, а иногда и дольше!

Для обеспечения максимальной продолжительности полета шарики должны находиться в теплом или кондиционируемом помещении при температуре от 22° до 26° C.

Так же при повышенной влажности на улице сроки полета шара резко сокращаются, т.к. хим раствор обработки не переносит влажность!

Если надутые и обработанные шарики хранятся на улице,в слишком тёплом или слишком холодном помещении — то срок полёта может несколько сократиться.

Опасен ли Hi Float для людей и окружающих предметов?

HI-FLOAT – это безопасный для детей и взрослых раствор жидкого пластика.

Хотя раствор не является токсичным, непросохший HI-FLOAT похож на клейкий состав на конвертах и при попадании на мебель или станы может оставить следы.

HI-FLOAT — водорастворим, поэтому при попадании на одежду или мебель он легко удаляется влажной тряпкой.

Предупреждение: ULTRA HI-FLOAT – это нетоксичный, смываемый водой пластиковый материал. Хотя он нетоксичен, при попадании в глаза промойте глаза водой в течение нескольких минут.

Остаточное давление

При обмене пустого баллона на полный на предприятиях, реализующих гелий, необходимым условием является наличие остаточного давления в баллоне. Проще говоря – ваш баллон не должен быть совсем пустым, хотя бы 1,5 – 2 атмосферы в нем должно остаться, баллон должен шипеть. Иначе придется доплачивать за «промывку» баллона от возможно попавшего воздуха. Для того, чтобы не платить дополнительные деньги, всегда, когда вы видите, что шар с этого баллона уже не надувается, немедленно закройте и больше не открывайте вентиль. Для предотвращения случайного открывания пустого баллона, его лучше сразу пометить, например, можно натянуть на вентиль не надутый шарик.

Заправка баллонов должна выполняться только на соответствующих предприятиях, при помощи специального оборудования, квалифицированным персоналом. Во избежание трагедии, не осуществляйте самостоятельно заправку баллонов! Именно при таких действиях может проявить себя опасность высокого давления.

Источник