Warum platz ein Ballon in der Stratosphäre?

Hejo

Jeder hier kennt ja sicher die Stories um Amateure, die ihre iPhones in die Stratosphäre schicken mit Hilfe eines Ballons. Diese platzen irgendwann (also die Ballons, nicht die iPhones), wenn der Innendruck den Außendruck übersteigt, und so segeln die Geräte an einem Fallschirm zurück auf Planet Erde.

Nun frage ich mich aber folgendes:

Wenn der Außendruck mit jedem Meter abnimmt, müßte dann nicht Innen- und Außendruck irgendwann exakt gleich sein, und der Ballon somit seinen Auftrieb verlieren und auf dieser Höhe verweilen, statt weiter zu steigen bis er platzt?

Oder kommt ein Faktor hinzu (der Schwung?) der den Ballon über diese ‚Grenze‘ hinaustreibt?

Ich setz auf euch Intelligenzbestien! :smile:

Moin,
du übersiehst mehrere Dinge.

  1. Ist der Auftrieb von der Dichte abhängig und nicht vom Druck
  2. dehnt sich der Ballon beim Aufstieg aufgrund des niedrigen Umgebungsdruckes aus, was den Innendruck verringert. Diese Ausdehnung führt dann irgendwann auch zum Platzen.

Ah, klar, ok, danke!

du übersiehst mehrere Dinge.

  1. Ist der Auftrieb von der Dichte abhängig und nicht vom
    Druck
  1. dehnt sich der Ballon beim Aufstieg aufgrund des niedrigen
    Umgebungsdruckes aus, was den Innendruck verringert. Diese
    Ausdehnung führt dann irgendwann auch zum Platzen.

Hallo madmaxx

Warum soll ein Ballon platzen wenn der Innendruck sich verringert?
das wäre schon etwas seltsam.

Deine Antwort Nr 1. ist vollkommen richtig. Aber,
Deine Antwort Nr 2. ist vollkommen falsch.

Erklärung:

Der Ballon ist zuerst mal mit soviel Gas gefüllt das er die darunter hängende Last einschließlich der Ballonhülle gerade so trägt.
Meistens mit Helium, oder preislich sparsamer mit Wasserstoff.

Je nach dem, wie wenig der Ballon tragen soll, mit nur einer geringen Füllmenge. sagen wir mal mit 5 %, er braucht ja nur so viel Inhalt, dass er gerade so noch aufsteigen kann, das ist wichtig.
Mehr einzufüllen wäre nur Gasverschwendung.

Beim Aufsteigen dehnt sich das Gas im Ballon genau so aus, wie die Luft außen um den Ballon herum, pro 80 m um ca 1%.

Ist der Ballon in sich geschlossen, steigt er bis auf Prallhöhe.
Das heißt, der Ballon ist auf Prallhöhe zu 100% seines Volumens gefüllt.

Die Aufstiegsgeschwindigkeit stoppt aber nicht genau da wo der Ballon seine Prallhöhe hat, sondern trägt den Ballon infolge des vorhandenen Auftriebsschwunges über seine Prallhöhe hinaus.

Der Ballon erhält dadurch einen höheren Innendruck und es kommt nach kurzer Zeit bei einem geschlossenen Ballon zum platzen der Hülle.
Meistens nach ca. 300 bis 400 m über der Prallhöhe.

Ist der Ballon aber unten offen, drückt er das überschüssige Gas ab erreichen der Prallhöhe unten heraus, es entsteht kein Überdruck im Ballon und die Hülle platzt nicht.

Aber, da der Ballon beim übersteigen der Prallhöhe durch seinen Eigenschwung zuviel Gas unten herausdrückt, kommt es zum Stillstand der Aufsteiggeschwindigkeit und der Ballon beginnt wieder nach unten zu fallen, wobei sich das Ballongas wieder zusammenzieht, die Hülle wieder locker wird, optisch leert sie sich.

Dabei würde der Ballon durchsinken bis zur Erde, wenn da nicht noch die adiabatische Erwärmung wäre, die bewirkt das sich das Gas in der Ballonhülle pro 100 m beim sinken nach unten um 1°C erwärmt.
Die Umgebungsluft erwärmt sich aber langsamer, nur ca. 0,7°C pro 100 m.

Das erhöht zwischendurch immer mal kurz die Tragkraft, es kommt zu einem kleinen Zwischenstopp, bis sich das Gas wieder zur Umgebungsluft abgekühlt hat, und der Ballon weiter fällt bis zur Erde.

Das ist im Grunde genommen alles,
es gibt zwar noch ein paar andere Einflüsse auf den Ballon wie etwa Sonneneinstrahlung, Regennässe usw.

Aber auf alles muss man sich ja nicht unbedingt einlassen, so lange die Richtung stimmt.
Und der Text würde, oder muss, ja auch nicht doppelt so lang sein.

Gruß Ma-kani

Danke für die ausführliche Antwort!

Ist der Auftriebsschwung echt so stark, dass der Ballon noch ~350m gegen die Erdanziehungskraft fliegt, welche ja in der Höhe sicher noch recht stark an ihm zieht? Wie schnell fliegt denn so ein Ballon - grade wenn man ihn so knapp mit Helium/Wasserstoff befüllt wie möglich sollte doch die Geschwindigkeit eher sehr niedrig sein?

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Ist der Auftriebsschwung echt so stark, dass der Ballon noch
~350m gegen die Erdanziehungskraft fliegt, welche ja in der
Höhe sicher noch recht stark an ihm zieht? Wie schnell fliegt
denn so ein Ballon - grade wenn man ihn so knapp mit
Helium/Wasserstoff befüllt wie möglich sollte doch die
Geschwindigkeit eher sehr niedrig sein?

Janus, es können auch nur mal 200m sein und der Ballon platzt schon, wenn es schlechteres Material ist, oder bei dem Frost da oben die Folie sehr brüchig ist.
Ab Prallhöhe ist das mehr Zufall als Wissen

Der Auftriebsschwung ist auch dadurch noch so stark, weil oben auch nur ganz geringer Luftwiderstand herrscht, und dadurch der Ballon nicht so stark abgebremst wird,
und der Ballon bei Prallhöhe auch noch seine maximale Größe erreicht hat,
also das zigfache von unten am Boden.

Gruß Ma-kani

Ach stimmt ja, der geringere Luftwiderstand. Einmal mitdenken… :smiley:

Danke!

Hi,

was würde denn passieren, wenn der perfekte Ballon nicht kaputt gehen kann? Wie hoch würde er denn max. kommen?

Hanzo

Warum soll ein Ballon platzen wenn der Innendruck sich
verringert?

das wäre schon etwas seltsam.

Moin,
das mit dem Innendruck schrieb ich nur, weil der Fragesteller ja davon ausging, dass der Innendruck gleich blieb. Mit dem platzen hat das erstmal nichts zu tun.

MfG

Hallo Hanzo,

was würde denn passieren, wenn der perfekte Ballon nicht
kaputt gehen kann? Wie hoch würde er denn max. kommen?

Praktisch ist so zwischen 30-40km Höhe Schluss.
Der Höhenrecord für bemannte Ballone liegt um 35km Höhe.

MfG Peter(TOO)

.

was würde denn passieren, wenn der perfekte Ballon nicht
kaputt gehen kann? Wie hoch würde er denn max. kommen?

Gibt es leider nicht.
wir reden hier nicht von Ballonen die Kinder am Faden halten,

Hallo Hanzo

Man sagt aus Erfahrung das bei 400m über Prallhöhe soviel wie alle
Ballone geplatzt sind.
Ich persönlich kenne eine B-Haut die noch ordentlich etwas mehr aushalten müsste.
Aber, very expensive.:smile:

Übrigens bei den Wetterballonen ist die Prallhöhe durch das Flexible Material nicht genau bezeichenbar, also Glücksache mit etwas Erfahrung gepaart,

Gruß Ma-kani

Hi

Wie hoch würde er denn max. kommen?

Praktisch ist so zwischen 30-40km Höhe Schluss.

Nein, nur wenn es so gewollt ist

Der Höhenrecord für bemannte Ballone liegt um 35km Höhe.

Es ginge aber, wenn gewollt, noch höher.

Gruß Makani

Hallo Makani,

Praktisch ist so zwischen 30-40km Höhe Schluss.

Nein, nur wenn es so gewollt ist

Der Höhenrecord für bemannte Ballone liegt um 35km Höhe.

Es ginge aber, wenn gewollt, noch höher.

Dann mach mal „Butter bei die Fische“ und gibt Daten an!

Praktisch besteht das Problem, dass die Hülle eine Masse hat unsSinn macht das Ganze auch nur mit einer Nutzlast …

MfG Peter(TOO)

Hallo peter

Ich wüsste nicht was ich noch ausgelassen habe,
Mir scheint, du hast die Frage des UP nicht verstanden.

Gruß Ma-kani

Nachtrag,

ich vergas noch zu sagen,

Einen Ballon kann man so berechnen und austarieren,(ausbalancieren) das der sich für sehr lange Zeit auf einer bestimmten vorberechneten Höhe halten kann und auch nicht platzt.
die dafür benötigte Ballonhaut und der Auwand ist nur sehr teuer.

Gruß Ma-kani

Hi,

kannst Du auch nur eine einzige Deiner vielen Aussagen belegen?

Hi,

kannst Du auch nur eine einzige Deiner vielen Aussagen
belegen?

Alle meine Aussagen sind erprobt, getestet und wären belegbar.

Ma-kani

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