Hvad får varme i luftmolekyler en varm ballon til at bære termisk energi på toppen af ​​ballonen?

1. Varmekilde:

* brænderen: Den primære varmekilde er en brænder, der bruger propan til at skabe en stor, kraftig flamme.

2. Opvarmning af luften:

* ledning og konvektion: Varmen fra brænderen overføres til luften inde i ballonen gennem ledning (direkte kontakt) og konvektion (cirkulation af opvarmet luft).

* udvidelse: Når luftmolekylerne absorberer varme, bevæger de sig hurtigere og spreder sig længere fra hinanden. Dette får luften inde i ballonen til at udvide sig.

3. Opdrift og lift:

* Densitetsforskel: Varm luft er mindre tæt end kold luft. Dette betyder, at mængden af ​​varm luft inde i ballonen vejer mindre end en lige stor mængde kold luft uden for ballonen.

* opdrift: Denne forskel i densitet skaber en opadgående livlig kraft. Tænk på en båd, der flyder på vand; Det fortrænger vand, og den livlige kraft skubber det opad. Tilsvarende fortrænger den varme luft i ballonen køligere luft, og den livlige kraft løfter ballonen.

4. Termisk energioverførsel:

* varmetab: Ballonens konvolut (stoffet) er designet til at være relativt varmebestandigt, men varme slipper ud gennem stoffet.

* Konvektionsstrømme: Når ballonen stiger, støder den på køligere luft, der overfører varme fra ballonen. Den varme luft øverst på ballonen afkøles, bliver tættere og synker ned igen og skaber konvektionsstrømme i ballonen.

Kortfattet:

* Brænderen opvarmer luften inde i ballonen.

* Den opvarmede luft udvides og bliver mindre tæt.

* Den mindre tætte varme luft skaber en livlig kraft, der løfter ballonen.

* Ballonen modtager fortsat varme fra brænderen for at opretholde sin løft.

Vigtig note: Den varme luft inde i en ballon er faktisk ikke "bærer" termisk energi til toppen af ​​ballonen. Den termiske energi fordeles inden for hele ballonen, og konvektionsstrømmene inden i ballonen hjælper med at opretholde temperaturforskellen, der driver liften.