Ποιες αλλαγές ενέργειας λαμβάνουν χώρα όταν λειτουργεί ένα μπαλόνι ζεστού αέρα;
1. Χημική ενέργεια για θερμική ενέργεια:
* καύση καυσίμου: Ο καυστήρας στο μπαλόνι θερμαίνει τον αέρα μέσα στο φάκελο του μπαλονιού. Αυτή είναι η αρχική μετατροπή ενέργειας. Το καύσιμο (συνήθως προπάνιο) υφίσταται μια χημική αντίδραση (καύση) που απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα θερμικής ενέργειας.
* Μεταφορά θερμότητας: Αυτή η θερμική ενέργεια μεταφέρεται από τη φλόγα στον αέρα που την περιβάλλει μέσα στο φάκελο του μπαλονιού.
2. Θερμική ενέργεια σε δυνητική ενέργεια:
* επέκταση αέρα: Καθώς ο αέρας μέσα στο μπαλόνι θερμαίνεται, επεκτείνεται. Αυτή η επέκταση προκαλεί τον αέρα να γίνει λιγότερο πυκνή από τον περιβάλλοντα ψυχρότερο αέρα.
* Πλευρία: Ο λιγότερο πυκνός, θερμαινόμενος αέρας μέσα στο μπαλόνι δημιουργεί μια ανοδική δύναμη (άνωση) που ξεπερνά το βάρος του μπαλονιού, επιτρέποντάς του να αυξηθεί. Το μπαλόνι ουσιαστικά επιπλέει σε ένα μαξιλάρι ζεστού αέρα.
3. Πιθανή ενέργεια για κινητική ενέργεια:
* ανάβαση: Καθώς το μπαλόνι αυξάνεται, η πιθανή ενέργεια αυξάνεται.
* Κίνηση: Η πιθανή ενέργεια του μπαλονιού μπορεί να μετατραπεί σε κινητική ενέργεια εάν ο άνεμος πιάσει το μπαλόνι και το αναγκάζει να κινείται οριζόντια.
4. Απώλεια ενέργειας:
* Απώλεια θερμότητας: Ο ζεστός αέρας μέσα στο μπαλόνι θα χάσει σταδιακά τη θερμότητα στο περιβάλλον.
* τριβή: Το μπαλόνι βιώνει τριβή καθώς κινείται στον αέρα, ο οποίος επίσης διαλύει κάποια ενέργεια.
Συνοπτικά:
Η λειτουργία ενός μπαλονιού ζεστού αέρα περιλαμβάνει μια ακολουθία μετασχηματισμών ενέργειας:
* Χημική ενέργεια (καύσιμο) → Θερμική ενέργεια (ζεστός αέρας) → Πιθανή ενέργεια (ύψος) → Κινητική ενέργεια (κίνηση)
Η διαδικασία βασίζεται στη θεμελιώδη αρχή της πλευστότητας - λιγότερο πυκνό ζεστό αέρα αυξάνεται σε ένα πιο δροσερό περιβάλλον.
