Hey laute
Habe ne Frage
wie kann man ausrechnen wie hoch ein helium ballon fliegt ?
Hallo
Eine „dumme Antwort“: das ist konstruktionsbedingt!
Also ich würde zunächst einmal bestimmen, aus wieviel Masse der Ballon besteht, wenn er ganz voll ist, und wieviel Volumen er einnimmt; und zwar mit Last.
Dann braucht man das Volumen dieses Ballons mit Last.
Der Ballon wird bis zu einer Höhe aufsteigen, in der der Luftdruck der rechnerischen Dichte des Ballons entspricht.
Dazu braucht man noch die Dichte der Luft abhängig von der Höhe. Die Dichte der Luft nimmt etwa logaritmisch mit der Höhe ab, Tabelle oder Formel empfehlenswert.
Zu beachten ist noch, das ein Höhenballon zunächst nur gering befüllt wird, damit das Helium sich noch ausdehmnen kann.
Also würde man den vollen Ballon zur Berechnung verwenden.
Problem: die Dichte des Heliums ist höhenabhängig.
Meine einfache Methode wäre, wiederholtes Rechnen mit verschiedenen Höhen. MIt Computer kein Problem.
MfG
Matthias
Hi,
Also ich würde zunächst einmal bestimmen, aus wieviel Masse
der Ballon besteht, wenn er ganz voll ist, und wieviel Volumen
er einnimmt; und zwar mit Last.
das verstehe ich doppelt nicht. Die Masse ist doch konstant, ob der Ballon „voll“ ist (was meinst du mit voll?) oder nur „schlaff“ gefüllt. Und was meinst du mit Last?
Dann braucht man das Volumen dieses Ballons mit Last.
Der Ballon wird bis zu einer Höhe aufsteigen, in der der
Luftdruck der rechnerischen Dichte des Ballons entspricht.
Ich stelle mir das hingegen so vor:
Die Dichte des Ballons ist genauso wenig konstant wie die Dichte der Luft. Was „eigentlich“ in allen Höhen gleich ist sind der Gasdruck (und die Temperatur) von Luft draußen und Helium drinnen. Und deswegen ist die Dichte des Ballons immer kleiner als die der Luft.
Aber warum die beiden Drücke doch nicht konstant sind liegt daran, dass der gedehnte Ballon auch noch eine Kraft auf das Helium auswirkt. Sollte ab einer Höhe der durch die Hülle erzeugte Druck des Heliums so viel größer als der Umgebungsluftdruck werden, dass die Dichte des gesamten Ballons gleich der der Luft wird steigt er nicht weiter.
Man müsste IMHO berechnen welches Volumen bzw welche Dichte der Ballon bei welcher Höhe hat welches aber auch von der Dehnungskraft der Hülle abhängt. Das setzt man gleich mit dem Luftdruck abhängig der Höhe. Formel nach Höhe umstellen und ausrechnen 
Persönlich denke ich werden viele Ballons kein Gleichgewicht erreichen und einfach irgendwann platzen
VG,
J~
Hallo
Mit „voll“ meinte ich, Ballon ist rund.
Mit „mit Last“ meinte ich, mit allem was dazu gehört. Also auch das was evtl. dranhängt.
Den Druck der Hülle auf das Helium würde ich als gering bezeichnen.
Das mit Formel umstellen ist ok.
MfG
Matthias
Hi,
Hallo,
Ich stelle mir das hingegen so vor:
Die Dichte des Ballons ist genauso wenig konstant wie die
Dichte der Luft. Was „eigentlich“ in allen Höhen gleich ist
sind der Gasdruck (und die Temperatur) von Luft draußen und
Helium drinnen. Und deswegen ist die Dichte des Ballons immer
kleiner als die der Luft.
Du meinst sicherlich: Solange die Hülle des Ballons schlaff ist, ist der Luftdruck außerhalb des Ballons gleich dem Gasdruck im Innern der Ballonhülle. Soweit richtig. Aber warum ist deswegen die Dichte des Ballons immer kleiner als die der Luft? Meinst du hier eigentlich die Dichte des eingeschlossenen Gases oder die arithmetisch gemittelte Dichte des gesamten Luftfahrzeuges, sprich die Summe der Massen von Nutzlast, Struktur, Hülle und Gas dividiert durch die Summe der Volumina von Nutzlast, Struktur, Hülle und Gas?
Aber warum die beiden Drücke doch nicht konstant sind liegt
daran, dass der gedehnte Ballon auch noch eine Kraft auf das
Helium auswirkt.
Wie gesagt, die Drücke sind konstant, solange die Ballonhülle schlaff ist. Ab einer bestimmten Höhe hat die Hülle ihr maximales Volumen erreicht, der Gasdruck im Ballon bleibt, wenn der Ballon weiter an Höhe gewinnt, ab da konstant, der Luftdruck unmittelbar außerhalb des Ballons nimmt hingegen weiter ab. Ob der Ballon im zu berechnenden Fall überhaupt diese Höhe erreicht, muss natürlich rechnerisch überprüft werden.
Sollte ab einer Höhe der durch die Hülle
erzeugte Druck des Heliums so viel größer als der
Umgebungsluftdruck werden, dass die Dichte des gesamten
Ballons gleich der der Luft wird steigt er nicht weiter.
Etwas missverständlich formuliert, aber korrekt.
Man müsste IMHO berechnen welches Volumen bzw welche Dichte
der Ballon bei welcher Höhe hat welches aber auch von der
Dehnungskraft der Hülle abhängt.
Was ist eine Dehnungskraft?
Das setzt man gleich mit dem
Luftdruck abhängig der Höhe. Formel nach Höhe umstellen und
ausrechnenPersönlich denke ich werden viele Ballons kein Gleichgewicht
erreichen und einfach irgendwann platzen
Was meinst du hier mit Gleichgewicht? Und wer bitte legt „viele Ballons“ so aus dass sie platzen?
VG,
J~
Gruß
Alan
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Hallo
Hallo,
Also ich würde zunächst einmal bestimmen, aus wieviel Masse
der Ballon besteht, wenn er ganz voll ist, und wieviel Volumen
er einnimmt; und zwar mit Last.
Dann braucht man das Volumen dieses Ballons mit Last.
Warum ändert sich die Masse des Ballons? Warum brauchst du dieses Volumen zweimal? Warum ändert sich das Volumen mit der Nutzlast?
Der Ballon wird bis zu einer Höhe aufsteigen, in der der
Luftdruck der rechnerischen Dichte des Ballons entspricht.
Wie kann ein Druck einer Dichte entsprechen? Das sind zwei unterschiedliche physikalische Größen.
Dazu braucht man noch die Dichte der Luft abhängig von der
Höhe. Die Dichte der Luft nimmt etwa logaritmisch mit der Höhe
ab, Tabelle oder Formel empfehlenswert.
Zu beachten ist noch, das ein Höhenballon zunächst nur gering
befüllt wird, damit das Helium sich noch ausdehmnen kann.
Also würde man den vollen Ballon zur Berechnung verwenden.
Das setzt voraus, dass der Ballon tatsächlich in Höhen vordringt, in denen der Luftdruck so gering, dass die Ballonhülle tatsächlich ihr maximales Volumen erreicht. Aber woher weiß man das?
Problem: die Dichte des Heliums ist höhenabhängig.
Meine einfache Methode wäre, wiederholtes Rechnen mit
verschiedenen Höhen. MIt Computer kein Problem.
Dann poste doch mal deinen Code bzw. Excel-File
MfG
Matthias
Gruß
Daniel
Hallo!
Das hängt von der Dehnbarkeit der Hülle ab.
Ist diese gering, wird der Innendruck höher, als der Außendruck, so dass die Aufstiegshöhe begrenzt ist, oder er platzt.
Ist die Dehnbarkeit unendlich hoch (so was geht nur theoretisch), wird der Ballon die Erde ganz verlassen.
Grüße
Andreas
Man kann auch ein Überdruckventil benutzen;
und in grosser Höhe das Helium in einen zweiten Ballon sich ausdehnen lassen.
MfG George