RegistrierenRegistrieren   LoginLogin   FAQFAQ    SuchenSuchen   
Ballon entlüften. Steigt er dann?
 
Neue Frage »
Antworten »
    Foren-Übersicht -> Mechanik
Autor Nachricht
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen

Beitrag Brillant Verfasst am: 28. Feb 2023 01:17    Titel: Ballon entlüften. Steigt er dann? Antworten mit Zitat

Hallo,

eine alte Idee ging mir wieder durch den Kopf.

Warum machen sich Ballonfahrer abhängig von teuren Gasen? Sie könnten ihren Bollon doch entlüften, also Vakuum einfüllen, Gefriertruhen werden ja auch mit Frost gefüllt.

Klar, dann drückt außen eine Kraft auf die Hülle, die müsste man mit geeigneten Mitteln innen aussteifen. Sind solche Versuche bekannt?

Ich kenne Videos mit Tank-Waggons, die dann plötzlich implodieren. Sie sind innen nicht ausgesteift. Mal so vom Gefühl gefragt: Ist das Gewicht eines großen Tanks größer, als die Luft, die er verdrängt?

In der Schule hatten wir mal ausgerehnet, dass sechs Zentner Luft im Klassenraum sind - habe ich jedenfalls so in Erinnerung. Viel mehr als erwartet, hätte nur wenige kg geschätzt.

_________________
Glaubt nicht dem Hörensagen ... oder eingewurzelten Anschauungen, auch nicht den Worten eines verehrten Meisters; sondern was ihr selbst gründlich geprüft und als euch selbst und anderen zum Wohle dienend erkannt habt, das nehmt an. Siddhartha Gautama
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5068

Beitrag DrStupid Verfasst am: 28. Feb 2023 10:45    Titel: Re: Ballon entlüften. Steigt er dann? Antworten mit Zitat

Brillant hat Folgendes geschrieben:
Warum machen sich Ballonfahrer abhängig von teuren Gasen? Sie könnten ihren Bollon doch entlüften, also Vakuum einfüllen


Das geht nur bei U-Booten. Luft ist dafür zu dünn.

Brillant hat Folgendes geschrieben:
Klar, dann drückt außen eine Kraft auf die Hülle, die müsste man mit geeigneten Mitteln innen aussteifen. Sind solche Versuche bekannt?


Damit war bisher noch niemand erfolgreich: https://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_airship
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5885
Wohnort: jwd

Beitrag Mathefix Verfasst am: 28. Feb 2023 15:27    Titel: Antworten mit Zitat

Die Gewichtskraft der Masse des erforderlichen Materials zur Bildung einer implosionsfesten Hülle übersteigt bei weitem den Gewinn an Auftriebskraft durch die höhere Differenz der Dichte.
krimsekt
Gast





Beitrag krimsekt Verfasst am: 28. Feb 2023 21:49    Titel: Antworten mit Zitat

Gefriertruhen werden also mit Frost gefüllt. Ahja ok und ich dachte immer die vier Elemente sind Erde Wasser Luft und Feuer?
Das ganze ist wohl eher ein Materialproblem, aber die Mythbusters habens suach geschafft einen Ballon aus Blei zu bauen es geht alles wenn man sich anstrengt.
Füsik-Gast
Gast





Beitrag Füsik-Gast Verfasst am: 01. März 2023 11:41    Titel: Blei Antworten mit Zitat

Zitat:
aber die Mythbusters habens suach geschafft einen Ballon aus Blei zu bauen es geht alles wenn man sich anstrengt


Die haben zwar eine Hülle aus "Blei" verwendet,aber es war eine sehr dünnen Bleifolie für einen regulären Heliumballon.
Die Bleifolie hätte einem verminderten Druck nicht standgehalten.
Bisher ist jedoch kein Material/Konstruktion der Hülle gefunden,die aureichend stabil wäre,um evakuiert zu werden und gleichzeit leicht genug zu sein,damit ein ausreichender Auftrieb möglich ist.

Füsik-Gast.
krimsekt
Gast





Beitrag krimsekt Verfasst am: 01. März 2023 12:42    Titel: Antworten mit Zitat

Da wäre ich mir mal garnicht so sicher, es gibt mitlerweile Materialien die sind 100x leichter als Styropor reißfest ja nur eben nicht sehr formstabil.
Man muss ja auch nicht ein totales Vakuum erzeugen und man muss das auch nicht auf Meeresspiegel machen. Vielleicht gehts doch irgendwie nur es hat nochniemand mal gerechnet weils eh Schwachsinn ist.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5068

Beitrag DrStupid Verfasst am: 01. März 2023 13:44    Titel: Antworten mit Zitat

krimsekt hat Folgendes geschrieben:
[...]nur eben nicht sehr formstabil.


Und genau da liegt das Problem. Egal wie man es anstellt - die Konstruktion wird immer Teile enthalten, die eine hohe Knickfestigkeit haben müssen.

krimsekt hat Folgendes geschrieben:
Man muss ja auch nicht ein totales Vakuum erzeugen


Das nützt nicht viel. Die Masse an Luft, die man drin lässt, muss man an der Konstruktion sparen. Die hält dann entsprechend weniger Druckdifferenz aus.

krimsekt hat Folgendes geschrieben:
und man muss das auch nicht auf Meeresspiegel machen.


Mit zunehmender Höhe wird das Problem noch schlimer, weil die Luft oben dünner wird.

Ich habe mal grob überschlagen, ob elektrische Ladung helfen würde. Aber bei einer Kugel mit maximaler Flächenladung macht das auf Meeresspiegelhöhe nur rund 0,2 Pa aus und da abnehmender Druck Koronaentladungen begünstigt, wird das mit zunehmender Höhe nicht besser. Das kann man also auch vergessen.

krimsekt hat Folgendes geschrieben:
Vielleicht gehts doch irgendwie nur es hat nochniemand mal gerechnet weils eh Schwachsinn ist.


Das hat man nachgerechnet (siehe mein Link oben) und es gibt Autoren, die es theoretisch für möglich halten. Aber in der Naturwissenschaft zählt nicht die Theorie sondern die Praxis und gesehen hat sowas bisher noch niemand.
Frankx



Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 985

Beitrag Frankx Verfasst am: 01. März 2023 14:11    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Das hat man nachgerechnet (siehe mein Link oben) und es gibt Autoren, die es theoretisch für möglich halten. Aber in der Naturwissenschaft zählt nicht die Theorie sondern die Praxis und gesehen hat sowas bisher noch niemand.


Ich könnte mir vorstellen, dass irgendwann mal ein entsprechend stabiles Aerogel entwickelt wird. Das könnte man mit einer dünnen Folie umschließen und evakuieren.


.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5068

Beitrag DrStupid Verfasst am: 01. März 2023 14:35    Titel: Antworten mit Zitat

Frankx hat Folgendes geschrieben:
Ich könnte mir vorstellen, dass irgendwann mal ein entsprechend stabiles Aerogel entwickelt wird. Das könnte man mit einer dünnen Folie umschließen und evakuieren.


Weißt Du, was mit einem Gel passiert, wenn man es trocknet? Wenn man ein Aerogel evakuiert, dann passiert das Gleiche. Das geht also auch nicht.
krimsekt
Gast





Beitrag krimsekt Verfasst am: 01. März 2023 15:23    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn man eine Seifenblase mit ein wenig Vakuum innen erzeugen könnte, vielleicht reicht das schon und ohne das es zerdrückt wird. Ihr seid die Experten im Rechnen?
Frankx



Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 985

Beitrag Frankx Verfasst am: 01. März 2023 17:57    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Weißt Du, was mit einem Gel passiert, wenn man es trocknet? Wenn man ein Aerogel evakuiert, dann passiert das Gleiche. Das geht also auch nicht.


Aerogel ist offenporig. Wenn man es in ein Vakuumgefäß legt, passiert beim evakuieren mit dem Gel erst mal nichts.

Es kann auch erstaunlich mechanisch stabil sein, allerdings zur Zeit noch nicht stabil genug.

Eine Entwicklung in diese Richtung erscheint mir jedenfalls perspektivisch realistischer, als ein neues Material für eine entsprechend starre äußere Hülle.




.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5068

Beitrag DrStupid Verfasst am: 01. März 2023 19:18    Titel: Antworten mit Zitat

Frankx hat Folgendes geschrieben:
Aerogel ist offenporig. Wenn man es in ein Vakuumgefäß legt, passiert beim evakuieren mit dem Gel erst mal nichts.


Das kann auch beim Trocknen eines Gels passieren. Aber wenn es danach mechanisch belastet wird, dann zerfällt es zu Staub.

Frankx hat Folgendes geschrieben:
Es kann auch erstaunlich mechanisch stabil sein


Nur solange es mit Luft gefüllt ist.
Frankx



Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 985

Beitrag Frankx Verfasst am: 02. März 2023 10:28    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Nur solange es mit Luft gefüllt ist.


Welchen Beitrag zur Stabilität sollte Luft leisten, wenn das Material offenporig ist?

Die Tragkraft und Stabilität eines offenporigen Schwammes leidet doch auch nicht, wenn man ihn ins Vakuum legt.


.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5068

Beitrag DrStupid Verfasst am: 02. März 2023 13:16    Titel: Antworten mit Zitat

Frankx hat Folgendes geschrieben:
Welchen Beitrag zur Stabilität sollte Luft leisten, wenn das Material offenporig ist?


Ein Lyogel ist auch offenporig. Trotzdem ist es viel stabiler als die feste Komponente allein. Das liegt daran, dass das Wasser durch zwischenmolekulare Kräfte gebunden ist und nicht einfach heraus fließen kann, wie aus einem Schwamm.

So ähnlich funktioniert das auch mit der Luft in einem Aerogel - mit dem Unterschied, dass Luftmoleküle viel schwächer und nur auf sehr kurze Distanzen wechselwirken. Deshalb müssen die Poren in einem Aerogel extrem klein sein, damit möglichst viele Luftmoleküle direkt auf der Oberfläche des Trägermaterials kleben können.
Frankx



Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 985

Beitrag Frankx Verfasst am: 02. März 2023 13:20    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
So ähnlich funktioniert das auch mit der Luft in einem Aerogel - mit dem Unterschied, dass Luftmoleküle viel schwächer und nur auf sehr kurze Distanzen wechselwirken. Deshalb müssen die Poren in einem Aerogel extrem klein sein, damit möglichst viele Luftmoleküle direkt auf der Oberfläche des Trägermaterials kleben können.


Das war mir nicht bewusst.
Gibt es zu diesem Aspekt Quellen?


.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5068

Beitrag DrStupid Verfasst am: 02. März 2023 16:14    Titel: Antworten mit Zitat

Frankx hat Folgendes geschrieben:
Gibt es zu diesem Aspekt Quellen?


Die gibt es bestimmt, aber auf die Schnelle habe ich nichts gefunden, was sich algemein mit dieser Frage beschäftigt. Das meiste ist ziemlich speziell, wie z.B. diese Publikation

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1387181120303000

in der es um die Absorption von verschiedenen Luftbestandteilen durch Aerogele geht (offenbar mit dem Ziel, CO2 aus Luft zu filtern). Immerhin zeigt die unterschiedliche Absorption, dass es eine Wechselwirkung zwichen Gas und Substrat geben muss. Wenn die Luft einfach so durch die Poren strömen würde, dann wäre Zusammensetzung im Inneren die gleiche wie außen.

Es müsste eigentlich auch Informationen zur mechanischen Stabilität von Aerogel in Abhängigkeit vom Luftdruck geben. Das Zeug wird ja unter anderem für Vakuum-Isolationen verwendet. Da macht man genau das, worüber wir hier reden: Folie drum und Luft absaugen. Dazu muss der Hersteller wissen, welchem Gel er unter Vakuum welche Belastung zumuten kann. Aber möglicherweise sind solche Daten Betriebsgeheimnis.
Neue Frage »
Antworten »
    Foren-Übersicht -> Mechanik