Was passiert mit einem Luftballon im Weltraum?
wenn ich einen Luftballon mit etwa ein drittel mit Luft füllen und ihn im Weltraum aussetze , würde er sich nur so weit ausdehnen bis der unterdruck groß genug wäre ,sodas sich die Kräfte ausgleichen? Kann den versuch leider nicht machen ,da keine Vakumkammer vorhanden ist ;-(
7 Antworten
Bei ca. -270°C im Weltraum und fehlenden Aussendruck würde der Luftballon vermutlich eher etwas in sich zusammen fallen. Wir wissen ja wie Luft sich bei extremer Kälte verhält, die Moleküle ziehen sich zusammen.
Mal angenommen der Ballon würde die Zeit überleben bis die Luft im inneren sich verflüssigt hätte... dann würde der Ballon schließlich platzen :-) Wasser bildet ja schon knapp über 0°C eine Gitterstruktur die dazu führt das es sich ausdehnt und schlußendlich gefriert. Der Haken ist nur das ich aus z.B. 1 Kubikliter Luft nicht 1 Kubikliter Wasser bekomme :-)
Das sich im innerem Eis oder sich Sauerstoff in flüssigem Sauerstoff umwandelt kann ich mir ebnfalls gut vorstellen ,aber durch die Ausdehnung des Unterdrucks wäre doch noch genug Raum dafür vorhanden.
Diese Antwort hat einen sehr großen physikalischen Hacken. Sie hat die Wärmekapazität außen vor gelassen. Vakuum hat eine Wärmekapazität die praktisch keine ist. An was würde den der Luftballon bitteschön, die eigene Wärme so ohne weiteres abgeben? Da käme erst einmal die Wärmestrahlung in Frage. Wer aber nicht weiß, wie schnell Wärme durch Wärmestrahlung abgegeben wird, kann sehr schnell die falschen Schlußfolgerungen ziehen.
bevor sich die Luft im Luftballon abkühlt würde der Druck den Ballon zum platzen bringen. Nachdem er aber gerade zerplatzt ist, kühlt die Luft relativ rasch ab, so das sie kondensiert und dann zu Eisteilchen wird. Dies hängt aber auch von der Größe des Ballon ab. Ist genug Masse vorhanden, kann sich die Luft erst einmal wieder zu einem Minikometen zusammen finden, bevor die Sonne Ihn verdampft. Kleine Mengen werden sich gleich als einzelne Moleküle im Weltall verteilen. Da kaum andere Materie um den Ballon vorhanden wäre, gäbe es auch nichts, an was der Ballon und die darin befindliche Luft die Wärme abgeben könnte. Durch die Wärmestrahlung wird kontinuierlich diese Wärme abgestrahlt und durch die anfängliche Ausdehnung wird die Wärmeenergie auf ein größeres Volumen verteilt.
Wenn Du Deine Hand in ein 270- kaltes "fast" Vakuum halten würdest, könnte sie nicht plötzlich gefrieren, da ja kaum Atome oder Moleküle vorhanden sind, die diese ganze Wärmeenergie der Hand aufnehmen könnten.
Hattest Du nicht auch einmal eine Frage gestellt, die auf etwas ähnliches hinaus wollte mit Kosmonaut im Raumanzug. Da wäre es genau so. Sibirien im Winter ist deshalb so kalt, da der Körper Luftmoleküle vorfindet, an die er die Wärme abgeben kann. Dies hängt mit der Wärmekapazität zusammen.
Ps. Gemein ist bei Zusammenhang mit Wärmekapazität. Luft hat eine sehr extrem hohe Wärmekapazität pro Kubikmeter im Gegensatz zu dem Fastvakuum zwischen Erde und Mond.
Das hängt von der mechanischen Stärke des Ballonmaterials ab. Bei einem Drittel Luft - gemessen an der auf der Erde (Meereshöhe) möglichen maximalen Füllung, würde das Teil im Weltall platzen.
Was ist mit der Ausgleichung der Kräfte? mal angenommen die mechanische Stärke lässt eine Ausdehnung (Volum)zu.
In Etwa hast du dir die Frage selber schon beantwortet. Übersteigen die Dehnung die Kraft, die das Material des Ballons zusammenhält, dann reißt es. Genau diese Kraft darf die sich ausdehnende Luft, besser das Gasgemisch, nicht überschreiten.
Leider würft das alles jetzt wieder eine neue Frage für mich auf.Denn bei 270°minus friert selbst der Ballon ein und wenn er sich bis dahin nicht soweit ausdedehnt hat ,würde es ihn wohl zerreizen.Wenn er nach der Ausdehnung dann einfriert könnte er wohl gar nicht mehr zerreizen da die eingefrorenen Moleküle des Ballons die Spannkraft verliert und ein zerplatzen dann wohl nicht mehr möglich ist. Die Frage ist dann ,Was ist schneller ?Die Ausdehnung oder das einfrieren?
Da stecken aber schon wieder zwei neue Fragen drin. Was passiert, wenn ein Ballon durch die Atmosphäre bis ins All aufsteigt, kühlt das Gas im Innern des Ballons schnell ab als es sich ausdehnt?
Zweite Frage:
Mal angenommen ein Ballon wird unter atmosphärischer Umgebung wie bei Normalnull ins Weltall gebracht und dann frei gesetzt, dehnt sich das Gasgemisch (Luft) schneller aus als es sich verflüssigt? Die Schwierigkeit bei dieser Frage ist, dass ein Gas schon bei abnehmendem Umgebungsdruck kälter wird.
Ich schätze: JA. So wie Du schreibst, wäre es.
Er würde sich bis zum Kräftegleichgewicht ausdehnen.
Dass Gase schneller abkühlen, als feste Stoffe, ist mir klar. Ich denke in diesem Fall würde der Ballon implodieren, und nicht explodieren.
Gute Antwort, die Luft würde sich verflüssigen.