ก๊าซฮีเลียมจะมีน้ำหนักมากขึ้นในอากาศหรือไม่เมื่อมันกระจายไปทั่วปริมาตรขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับน้ำหนักที่เท่ากันอย่างหนักในปริมาณเล็กน้อย


0

เป็นไปได้หรือไม่ที่บอลลูนอากาศที่บรรจุก๊าซฮีเลียมสามารถยกน้ำหนักของตัวเองและถังก๊าซฮีเลียม (สูงสุด psi ที่เป็นไปได้) ซึ่งสามารถบรรจุปริมาตรของก๊าซที่ยกขึ้นได้

สมมติว่ามีการใช้วัสดุบอลลูนอากาศทั่วไปเป็นยานพาหนะที่ขึ้นไปบนบอลลูนที่มีฮีเลียมอัดกลับเข้าไปในถังจะตกลงมาที่พื้นผิวโลกหรือไม่?

ป.ล. ในน้ำมีน้ำหนักรวมทั้งพื้นที่ผิวสำหรับน้ำหนักนั้นกำหนดแรงลอยตัว - เรือ ฯลฯ เหล็กตันหนา 5 ตันจะจมในน้ำ แต่แพร่กระจายไปทั่วบริเวณกว้างพอมันควรลอยแทน

สิ่งเดียวกันนี้จะไม่นำไปใช้กับความแตกต่างระหว่างก๊าซฮีเลียมที่เติมปริมาตรใหญ่กว่าของบอลลูนและภาชนะเก็บปริมาตรที่มีความดันสูงหรือไม่?


ไม่แน่ใจว่าสิ่งที่คุณถาม "เป็นไปได้หรือไม่ที่จะมีตู้คอนเทนเนอร์แบบนี้ถ้าคุณเติมฮีเลียมด้วยความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศ" - ใช่เห็นลูกโป่ง "เป็นไปได้หรือไม่ที่ถังที่เต็มไปด้วยฮีเลียมจะไม่ยก แต่เมื่อคุณปั๊มฮีเลียมออกจากถังนั้นไปยังบอลลูนที่ต่ออยู่ - ไม่การยกฮีเลียมเมื่ออยู่ในบอลลูนเหมือนกับเมื่ออยู่ในถัง (โดยไม่เพิ่มปริมาณของบอลลูนและทำให้ความหนาแน่นลดลง)
AndyT

ขอบคุณ @AndyT แล้วฮีเลียมที่อยู่ในถังกับฮีเลียมจะแตกต่างกันอย่างไร คุณเคยคิดบ้างไหมว่าอาจมีความคล้ายคลึงกันระหว่างการลอยน้ำของเรือกับการลอยน้ำของเรือลำเดียวกันที่ถูกบีบอัดลงในบล็อกที่หนาแน่นที่มีน้ำหนักเท่ากันหรือไม่?
Nick

1. ปรากฎว่าปริมาณลูกโป่งเพิ่มขึ้นมากกว่าที่ฉันคิดเอาไว้ 2. "เหล็กบล็อกหนา 5 ตันจะจมในน้ำ แต่กระจายไปทั่วบริเวณกว้างพอที่จะลอยแทน" - ที่รัก ความหนาแน่นคือมวล / ปริมาตร มวล / พื้นที่นั้นไม่สำคัญอย่างสมบูรณ์ แผ่นเหล็กขนาด 1,000 ม. x 1,000 ม. x 0.001 ม. จะจมได้มากเท่ากับก้อนเหล็ก 10 ม. x 10 ม. x 10 ม.
AndyT

คำตอบ:


2

การตรวจสอบความเป็นจริงช่วยให้พิจารณาถังแก๊สอุตสาหกรรมเนื่องจากมีคุณสมบัติที่พร้อมใช้งานได้ง่าย

ถังไฮโดรเจนขนาด BOC ขนาด D มีน้ำหนักรวม 57 กิโลกรัมและมีไฮโดรเจน 23 กิโลกรัมที่ 230 บาร์

ที่ไฮโดรเจนความดันบรรยากาศมีความหนาแน่น 0.09 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรดังนั้นคุณจะได้ก๊าซประมาณ 255 ลูกบาศก์เมตรที่ความดันบรรยากาศ

สิ่งนี้จะให้น้ำหนักประมาณ 250 กิโลกรัมดังนั้นมากกว่าน้ำหนักรวมของรถถังอย่างมาก คุณสามารถปรับปรุงในส่วนนี้ได้โดยการปรับปรุงประสิทธิภาพของถังเช่นถังคอมโพสิตสามารถลดน้ำหนัก 'ตาย' ของระบบได้อย่างมาก

ปัญหาคือในการบีบอัดก๊าซกลับเข้าไปในถังซึ่งจะต้องใช้คอมเพรสเซอร์แรงดันสูงบวกกับแหล่งจ่ายไฟเพื่อเรียกใช้ นี่อาจไม่เกินขอบเขตของความเป็นไปได้ทั้งหมด แต่จะกินเข้าไปในน้ำหนักบรรทุกอย่างมากและอาจไม่คุ้มค่าจริงๆเพราะเป็นประโยชน์เพียงอย่างเดียวของระบบนี้เมื่อเทียบกับการระบายก๊าซเป็นการประหยัดต้นทุนของก๊าซเอง

ดังนั้นคำตอบสั้น ๆ ก็คือใช่มันอาจเป็นไปได้ (แม้ว่าจะมีราคาแพงมาก) แต่ก็ไม่มีข้อดีใด ๆ ในการทำเช่นนี้

หากคุณกำลังมองหาบางสิ่งที่ใหญ่กว่าและซับซ้อนกว่าเช่นเรือเหาะผู้โดยสารบางทีคุณอาจมีแหล่งจ่ายไฟแบบออนบอร์ดแล้วค่าโสหุ้ยของคอมเพรสเซอร์และรถถังอาจคุ้มค่า ของแนวคิดการออกแบบจริงที่จะพูดอย่างแน่นอน


น้ำหนักรวม 57 กก. (น้ำหนักที่แย่ที่สุด) ที่สามารถยกได้ 250 กิโลกรัมให้ช่วงที่เหมาะสมกับทุกสิ่งที่อาจจำเป็น 'เรือเหาะ' จะลงมาหรือไม่ถ้า 255 ลูกบาศก์เมตรถูกอัดกลับเข้าไปในถัง?
นิค

พบคอมเพรสเซอร์ 4500 psi - 'ขนาดช่องใส่รองเท้า' บน YouTube โดยวิธีการ ...
นิค

ใช่ทั้งคู่ ความหนาแน่นของก๊าซเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความดัน เช่นก๊าซ 1 ลูกบาศก์เมตรที่ 230 บาร์จะครอบครอง 230 ลูกบาศก์เมตรที่ความดันบรรยากาศ และตามกฎง่ายๆของไฮโดรเจนหรือฮีเลียมอย่างง่ายๆให้ยกประมาณ 1 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (ไฮโดรเจนมากกว่าฮีเลียมเล็กน้อย แต่มีความคล้ายคลึงกัน)
Chris Johns
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.