需要多长时间为一个商店买橡胶气球填满空间与空气从空间外大气和地面联系?它会流行吗?
添加评论后:理想情况下,你想要一个气球装满14 PSI下降之前,它保持它的形状一直到地面。但作为一个正常的气球有它自身的问题。这只会取一个PSI的环境空气填充一个派对气球在空间和任何超过它会流行。我不需要在考虑温度如何影响橡胶。阳光的一面会远高于熔点的橡胶。地球的阴影冻结一边橡胶将冻结变得脆弱和打破。
室外温度将下降的压力通过大气中流行气球吗?
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2\ begingroup美元 不能回答你的问题,除非你指定的高度释放气球气球和其他参数。其实如果是birthday-type气球,我想它不会持有空气空间(在爆炸之前),因此,摩擦变得很重要的时候,压力就会压缩气球内的空气,结果可能会是相同的一个空的气球。在任何情况下,得到一个图的下降时间需要假设气球球面之类的,与给定半径和质量。 \ endgroup美元- - - - - -卡米洛·Rada2018年2月6日在19:09
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\ begingroup美元 @CamiloRada附近空在地面上。它将取决于有多少压力可以在空间。橡胶或材料的质量和厚度将是一个因素。 \ endgroup美元- - - - - -Muze2018年2月6日19:19
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4\ begingroup美元 最好,但仍不足以使计算。我所能说的就是,它不会流行,实际上相反。它将缩小,在地面上看起来就像一个绝对空的气球。因为表面的压力是巨大的。相同的过程会发生一个气球被深深的水下(所以压力增加)。这里有一些实验youtube.com/watch?v=RGTMIcAh4KM \ endgroup美元- - - - - -卡米洛·Rada2018年2月6日19:19
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2\ begingroup美元 @CamiloRada你做出一个好的答案 \ endgroup美元- - - - - -Muze2018年2月6日在十九21
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2\ begingroup美元 我不确定我理解你的意思。在地面,大气压力是14.6 psi。如果你衡量一个气球的压力或轮胎,你测量的是相对压力。这就是为什么一个空轮胎显示0 psi不是14.6 psi绝对大气压力。如果一个水球爆炸时的相对压力33 psi在地面上,在太空中也将33 psi。然而,在空间中,它将空气比在地面上,因为没有外部压力,所以气球的绝对压力只是33 psi 47.6 psi不像表面上(33 + 14.6 = 47.6)。 \ endgroup美元- - - - - -卡米洛·Rada2018年2月6日20:09
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\ begingroup美元
\ endgroup美元
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你不能离开“温度”外,温度是关键因素知道气球会流行。
让我们设置一些假设的问题所以我们可以计算:
气球内的气体的行为理想气体定律:PV = nRT美元
气球可以容纳30毫米汞柱的压差(= 4000 Pa)中这个实验。
- 一个气球的最大体积是0.015米^ 3美元作为建议在这里。
- 气球开始了它的最大大小。
这个我们可以计算有多少摩尔的气体在太空气球膨胀时能在给定的温度。
我假设的温度温度之间的东西宇宙微波背景辐射(如果它是在树荫下)~ 2.7 K (-270°C),和黑体的温度被太阳地球轨道附近,也就是大约278 K(约5°C)。这假设气球足够小,这样可以高效地传输热量扩散从一边到另一边(这个值的计算中可以看到最后的代码和基于方程在这里)。
这个范围内的温度我们可以找到气球表面上的体积假设1 atm (101325 Pa)的最终压力和温度15°C。
我们得到以下关系:
在红色的最后一卷蓝色气球会爆炸,当它不会。之间的临界温度为-262°C (~ 11 K)。
因此,气球不会流行,只要其初始温度高于-262°C。
这也认为最热的点的轨迹是表面。这意味着我们假设,气球会通过热大气层足够快,不达到热平衡(它可以是极热)。这可能是一个合理的假设给定的极低密度层。
当然这也假定的橡胶气球不随温度改变其属性。
只有一次你指定你释放气球的高度和它的初始温度,然后你就可以开始计算时间。这将更为困难,因为即使你认为气球在自由落体终端速度,这个速度将会改变沿着瀑布线由于空气密度变化和气球的大小。空气密度和气球的大小将影响空气阻力,因此,终端自由落体的速度。你需要做一个分析或数值积分的总时间。
Matlab代码用于生成上面的图
理想气体常数R = 8.3145; % (J /摩尔K) Lsol = 3.828 e26; %太阳光度[W] Dsol = 149597870700; %距离日[m]σ= 5.670373 e-8; %斯蒂芬玻尔兹曼常数(K W m ^ 2 ^ 4)α= 0;%反照率ε= 1;%发射率%温度的黑体(旋转或足够小,有效地将热量从照亮黑暗的一面)Tbb = ((1/4) * ((Lsol *(1α))/(4σ*π*ε* * (Dsol ^ 2)))) ^ (1/4);% T = linspace温度范围(2.7,1000年Tbb); % [K] Vmax = 0.015; %爆炸卷[m³] Pspace = 4000; %最大压力控制的气球(Pa) n = Pspace * Vmax. / (R (T); %的摩尔数,气球将Patm = 101325; %大气压力(Pa) Tsurface = 15 + 273.15;%在海面温度[K] %体积一旦回到地球表面Vfin = n * R * Tsurface. / Patm;explodeIdx = Vfin > Vmax;Tlim =找到(explodeIdx 1 '最后');图(“颜色”,“w”);情节抓住盒子(Vfin (~ explodeIdx) * 1000 T (-273.15 ~ explodeIdx),“b”,“线宽”,2);情节(Vfin (explodeIdx) * 1000 T (explodeIdx) -273.15,“r”,“线宽”,2);情节(max (Vfin)[0] * 1000年,[1]* T (Tlim) -273.15: r,“线宽”,2)ylim (max (T) [0] -273.15);包含(“最终体积(升)”)ylabel(“初始温度(°C)”)