Як високо може піднятися в небо повітряна кулька (гелієва, середнього розміру)
Повітря має свою масу і ближче до поверхні до землі його концентрація вища, а значить, чим більша висота над поверхнею землі, тим нижчий там тиск навколишнього повітря — внутрішній тиск у кульці ж постійно, але для збереження цього тиску він змушений збільшувати свій об'єм, і при певному значенні обсягу натяг гуми досягає величини, при якій оболонка вже не може стримувати повітря всередині, і лопається. А потім з неба падають його шматочки. Якось мені на балкон шмякнувся.
Хоча варіант мультфільму мені подобається більше youtube.com
Гелієві кульки, піднімаючись все вище і вище, поступово роздмухуються, оскільки зі збільшенням висоти падає зовнішній тиск через велику розрідженість повітря і, коли оболонка, що розпирається тиском зсередини, вже не витримує, кульки лопаються.
У міру підйому в атмосфері спостерігатиметься зниження атмосферного тиску. В результаті чого вміст кульки почне збільшуватися в об'ємі, і кулька лусне. Тиск на висоті 1-2 км. буде достатньо.
Причина того, що кулька починає злітати вгору - у щільності гелію, яким він наповнений. Т.к. гелій легше, то з боку навколишнього повітря діє архімедова сила, що направляє його вгору (це через різницю тисків виникає, ну не в цьому суть зараз). Важливо розуміти, що постійно відбувається деяка боротьба між молекулами газу всередині кульки і навколишнього простору. Грубо кажучи: молекули всередині кульки намагаються її розтягнути і вирватися назовні в навколишній простір (бо рухаються з дуже великими швидкостями і дуже часто ударяються об стінки кульки), а повітря з навколишнього середовища б'є з протилежного боку, намагаючись його стиснути. Тоє, якщо кулька лопнула в момент, коли ви її надували, то просто молекули всередині кульки перемогли і вибралися назовні, т.к. різниця тисків між молекулами всередині кульки і ззовні стала досить великою, щоб перемогти пружність речовини з якої зроблено саму кульку. Назад, якщо взяти пляшку і почати з неї висмоктувати повітря, то легко помітити, що її почне сплющувати - це робить повітря, що оточує нас і створює тиск в одну атмосферу на всі об'єкти, що знаходяться в цьому середовищі. Ну так от, якщо ви надули кульку і вона виглядає дуже пружно, то значить, що зараз різниця тисків між газом усередині кульки і зовнішнім середовищем оптимальна для збереження такої її форми (тиск усередині трохи більше, ніж зовні, але недостатньо більше, щоб її розірвати) і не така мала, щоб не зробити його пружним і великим) . Якщо всередині кульки легкий газ і ви відпускаєте його в небо, то він починає підніматися (що вже було сказано). Тепер важливо дізнатися, які зміни відбуватимуться з набором висоти. Усередині кульки тиск ніяк не зміниться, бо це вже замкнута система (ну не будемо враховувати температуру, мабуть, бо з її пониженням з висотою там тиск трохи впаде, насправді, але температура має властивість з висотою коливатися, так що впустимо це), а важливою для нас є зміна тиску в атмосфері. Так як у поверхні Землі концентрація молекул максимальна і найважчих (тому що на них діє гравітація), то з підйомом тиск падатиме експоненційно (це дуже швидко). З цього випливає, що різниця тисків усередині кульки і тиску зовнішнього середовища зростатиме також швидко, причому воно зростатиме у бік перемоги газу всередині кульки. Рано чи пізно досягнеться точка, коли ця різниця буде критична для матеріалу з якого зроблено кульку і вінлусне.