熱気球の圧力

熱気球についてですが、熱気球の内部の空気の圧力と外部の空気の圧力というのは同じになるのですか？

No.1 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2008/10/21 10:52

熱気球の下は開放されてますが？？？

No.2 回答者： fusem23 回答日時： 2008/10/21 13:33

ほぼ同じですが、同じではありません。

下が開放されているので、そこを同じ圧力と考えてみます。
一般に高度が上がると、気圧は減少しますが、それはその層から上の重さが減るからです。
ｄＰ＝－ρｄｈ　（Ｐ：圧力、ρ：密度、ｈ：高さ）

よって、密度が大きい方が、より早く気圧が下がります。
気球の内部の密度は外部よりも小さいですから、気圧の減少は少なくなります。
つまり、内部の空気の方が、外部の空気より気圧が高くなります。
そして、開口部からの高さが高い方が差が大きくなります。

気球は、この圧力の差によって、しぼまずに、あの形を保っていられるのです。
また、圧力の差（ベクトル）を足して行くと、気球の浮力の大きさに等しくなります。

No.3 回答者： sanori 回答日時： 2008/10/21 15:42

こんにちは。

気球の下の空気は、炎によって熱せられて圧力が高くなり、それが気球の下から中に供給されます。
それと入れ替えに、気球の中の空気の一部が下へ押し出されます。
たとえて言うならば、ヘアードライヤーの熱風を下から送っているということです。（熱気球にはファンがないので、やや大袈裟なたとえですが。）
このようなことが起こるには、気球の内部の空気が大気圧より（若干）高くなっていないと矛盾します。

（気象の話で言えば、下降気流があるところ、つまり、地上に風が吹き付けている場所が高気圧になるのですから、同じことです。
　熱気球とは、風を送る向きが上下逆ですけどね。）


気球に供給された熱くて圧力の高い空気は、膨張して密度が低くなる、という変化が起きますが、
定常状態になると、気球の中の温度分布、圧力分布は一定になり、
圧力は大気圧よりも若干高く、密度は大気よりも若干小さく、そして、温度は大気より高い、という状態が維持されます。
（圧力上昇による密度増大の効果に対して、膨張の効果が打ち勝って、差し引き、密度は低く維持される。）


以上、ご参考になりましたら。