热气球内外压强一样吗的球内空气密度小于外界空气密度，为什么球不会被外界大气压扁？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2024-02-03 05:45 标签： 气球内外压强一样吗

我还没有去查文献，初步想了下。因为有热气球囊体张力的作用，所以严格来说，热气球内压P和球外空气压强并不相等。
想要方便分析计算的话，可以先取一个特殊工况。比如，热气球装载M千克的挂载，求刚好能使热气球上升时，球内气体的温度。我记得之前看人家玩系留热气球，都会先挂载得重一些，再把沙袋往外面卸，这样可以假设球体是膨胀到最大体积，而且想一下，这样能使球内压强只是稍稍高过大气压，减少囊体不必要的张力（计算时我们就可以假设P=P'）。由浮力计算公式F浮=ρgV排、重力计算公式G=mg，可知当球内、外气体的质量差等于热气球及载荷质量M时,气球平衡,是刚好能使气球上升的临界点。球内外气体质量差可表示为m-m'=ρV-ρ’V=(ρ-ρ’)V。再利用理想气体状态方程PV=nRT，n为物质的量，而两物质物质的物质量的比等于两物质密度的比，这样P/Tρ=P'/T'ρ’。再测得当时的大气数据，即大气温度T、大气压强P、对应的密度ρ、计算热气球体积V，这样唯一剩下的未知量就是刚好能使热气球上升这个时候球内空气的温度T'，也就可以求解出了。
这样一想，忽略囊体受力，热气球不是密封的，那球内、外的压强应该是一样的。不然就会瘪或者胀。要考虑囊体的力，就会复杂一点。之前做过带动力装置的浮空器，其中浮空器就是一个氦气球（含主、副气囊，主气囊是氦气，副气囊是空气），那个设定的最高内部压强是2000Pa，超过了，泄压阀就自动泄副气囊的空气，即使是近地面使用的，在中午、晚上不同温度下，气球变化也挺明显的。如果是自由飞的热气球，在不同高度下，考虑层风的影响，变化就更明显了（当然，热气球有接受过专业培训的人员操纵来调节），所以不是特殊情况，估计不会让囊体承受太大的力，这样普通情况，直接假设内外压强相等就可以了。
国内现在普遍用的七型热气球，升限得到7千米，高空温度低，但是密度也低，得依据不同阶段工况的强度分析选择合适的材料，保证可靠和尽量减重来选择合适的囊体材料，除了热空气，还有热轻气（氦气、氢气）的罗泽气球，再加上加热装置，整个系统细究学问还是挺深的。
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19．若热气球体积不变，加热球内空气过程，气球内气体质量减小（选填“增大”、“不变”或“减小”），热气球内空气的密度小于（选填“大于”、“小于”或“等于”）外面空气密度．根据气体密度与温度的关系，分析制冷空调一般都装在窗户上方的原因：制冷空调吹出的冷空气温度比周围空气低，密度大，会下沉．试题答案
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分析 ①质量是物体本身的一种属性，与所含物质多少有关，与物体的体积无关；②一定质量的气体，密度与体积成反比；③物质的密度跟物质的种类、温度有关，密度小的要上升，密度大的要下降．解答 解：热气球体积一定，当加热气球内空气时，空气体积膨胀，有部分空气排出气球，所以气球内气体质量减小；由公式ρ=$\frac{m}{V}$知：体积一定，质量减小，所以气体密度减小；制冷空调安装在窗户的上方，吹出的空气温度比较低，空气密度比较大，流向下方，使整个房间温度比较低．故答案为：减小；小于；制冷空调吹出的冷空气温度比周围空气低，密度大，会下沉．点评 此题主要考查质量的特点和密度公式以及变形公式的运用，对密度概念正确理解，是解决此类问题的关键．');
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