気球はなぜ浮くか?

気球のバルーンが大気から受ける浮力によって浮く。

しかし、条件がそろわないと浮かない。

その条件とは、
バルーンが受ける浮力が
気球自体の重さ+バルーン内部の気体の重さ
よりも大きくなければ浮かない。

とても簡単に言ってしまえば、
子供がもっている風船は
なぜ浮くのか?中に入っている気体が、
まわりの空気よりも軽いからである。

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バルーンが大きく膨らめば、バルーンの部分は、
大気から浮力を受けることになる。

浮力というのは周りの物質から押されて
浮く力のことで、空気内でイメージできなかったら、
水の中で空のペットボトルを沈めた場合を想像する。
勝手に浮かんでくるだろう。
このように浮いてくるときに働く力が、
空気の中でも生じているのである。

バルーンの内部には空気が入っているが、
それをどんどん熱して温めていくと、
バルーンは膨らみ、内部の気体分子が活発に動いて、
わずかな気体でバルーンを膨らませることが
できるようになる。つまり軽くなっていき、
浮く条件が整うのである。

気球の問題における必須な公式

密度 ρ=m/V
状態方程式 pM=ρRT
ボイルシャルルの法則 p/ρT=一定

これらは覚えておこう。

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