Charlier
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 7 mars 2022; kontroller kräver 2 redigeringar .Charliere ( fr. charlière ) är en ballong fylld med väte , helium eller andra gaser som är lättare än luft . Uppkallad efter den franske vetenskapsmannen och uppfinnaren Jacques Alexandre Cesar Charles . En ballong med en volym på 25 m³ gjorde sin första flygning den 27 augusti 1783, med en publik på 300 tusen åskådare på Champ de Mars i Paris . Den första flygningen av Charliere med en besättning ( J. A. S. Charles och M. N. Robert ) ägde rum den 1 december 1783 i Paris. Franske fysikprofessorn Jacques Charles trodde att rökig luft inte är den bästa lösningen, eftersom varm luft, som kyls ner, tappar lyftkraft , vilket inte kan sägas om väte, eftersom det initialt är lättare än luft. Jacques Charles använde en lätt sidenduk indränkt i en lösning av gummi i terpentin som ett skal som kan hålla flyktig gas under lång tid.
Fyllning
För att charliern ska kunna stiga upp i luften måste gasen vara lättare än luft. Vid en given temperatur och ett givet tryck är densiteten hos en gas proportionell mot molekylvikten . För att en gas ska vara lättare än luft måste dess molekylvikt vara under 28,97. Bärförmågan är proportionell mot skillnaden mellan 28,97 och gasens molekylvikt. Det finns få ämnen med en molekylvikt under 29 och gasformiga vid rumstemperatur:
- Väte . Molekylvikt 2. Hög lastkapacitet (1,204 kg/m³), ofarlig, billig, men brandfarlig och explosiv. Används ofta för obemannade charliers.
- Helium . Molekylvikt 4. Hög lastkapacitet (1,115 kg/m³), ofarlig, säker men dyr. Används ofta för bemannade charliers.
- Neon . Molekylvikt 20. Ofarlig, säker, men dyrare än helium, och på grund av den höga atomvikten är bärförmågan tre gånger lägre än väte (0,400 kg/m³). Begränsad användning.
- Metan . Molekylvikt 16. Låg toxicitet, billig, men brandfarlig och explosiv. Begränsad användning.
- Ammoniak . Molekylvikt 17. Stickande, giftig, lätt brandfarlig, relativt billig och lättillgänglig. Begränsad användning för väderballonger .
- Vätefluorid (HF). Molekylvikt 21. Extremt giftig (dödlig koncentration - hundradels procent; i lägre koncentrationer orsakar brännskador på hud och andningsorgan). Kemiskt aggressiv (bränner genom nästan alla skal). Inte tillämpbar.
- Acetylen ( C2H2 ) . _ Molekylvikt 26. Extremt brandfarligt och explosivt. Inte tillämpbar.
- Diboran ( B2H6 ) . _ Molekylvikt 27,6. Instabil i luft, självantändande. Inte tillämpbar.
- Kväve . Molekylvikt 28. Ofarlig, billig, men försumbar lastkapacitet (0,043 kg/m³). Inte tillämpbar.
- Eten ( C2H4 ) . _ Molekylvikt 28. Brand- och explosionsrisk. Ej tillämpligt av samma anledning som kväve.
- Kolmonoxid (CO). Molekylvikt 28. Brännbart och extremt giftigt. Ej tillämpligt av samma anledning som kväve.
Dessutom föreslås användning av vattenånga som fyllmedel, och tidigare användes tändgas (en blandning av metan, väte och kolmonoxid). Baserat på egenskaperna hos gaser som beskrivs ovan är helium det mest föredragna och allmänt använda. Väte, ammoniak eller metan kan endast användas för obemannade ballonger, och deras fyllning med gas måste göras i ett öppet område, borta från eldkällor eller elektricitet, med jordning av all utrustning. Neon kräver inga försiktighetsåtgärder - som helium är det helt säkert.
Luftlift
Om man antar att temperaturerna på fyllgasen och det omgivande gasformiga mediet - luft - är desamma, kan charlierns luftlyftkraft uttryckas med formeln:
, Här är lyftkraften i kilogram per 1 m³ (även g/l) av fyllgasen i förhållande till luft under normala förhållanden . — luftens medelmolekylvikt, g/mol, är medelmolekylvikten för fyllnadsgasen, g/mol, — molvolym av eventuell gas under normala förhållanden, l/mol. Charlier lyftkraft per 1 m³ fyllgas under normala förhållanden
| gaspåfyllning _ |
Kemisk formel |
Molekylvikt _ |
Lyftkraft (kg/m³) |
|---|---|---|---|
| Väte | H2 _ | 2 | 1,204 |
| Helium | han | fyra | 1,115 |
| Metan | CH 4 | 16 | 0,579 |
| Ammoniak | NH3 _ | 17 | 0,534 |
| Kväve | N 2 | 28 | 0,043 |
När temperaturen och trycket för atmosfärisk luft och fyllgas är lika, och så länge som skalet på charlier innehåller hela den initiala mängden fyllmedel, beror lyftkraften hos apparaten inte på atmosfäriska förhållanden, eftersom de avviker från det normala Förhållandet mellan luft- och fyllmedelstätheterna förblir konstant, och skillnaden i vikterna av fyllmedlet och luften som förskjuts av det ändras inte. Således, om lyftkraften överstiger vikten av skalet, riggen och nyttolasten på charliern, kommer den att stiga på obestämd tid. Detta kan begränsas av följande skäl:
- besättningen släpper en del av fyllmedlet från skalet, eller, efter att ha expanderat på grund av en minskning av atmosfärstrycket, flyter det delvis ut genom skalets nedre hals;
- ett förseglat, elastiskt skal (till exempel en babyballong fylld med helium eller en väderballong ), som sträcker sig när fyllmedlet expanderar, utövar ytterligare tryck på det, som ett resultat av vilket det expanderar i mindre utsträckning än atmosfärisk luft, och skillnaden i densiteten av fyllmedlet och luften, och därför, och lyftkraften av charlier minskar;
- i de övre lagren av atmosfären, i vilka stratostaterna stiger , förändras luftens molekylära sammansättning: andelen tyngre fraktioner, främst syre, minskar. Som ett resultat minskar luftens medelmolekylvikt, vilket leder till en minskning av stratostatens lyftkraft.
Se även
Anteckningar
- ↑ Ritning från Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron, 1890-1907
- ↑ Ministere du Commerce de L'Industrie des Postes et des Telegraphes. Exposition Universelle Internationale de 1900 i Paris. Concours Internationaux D'Exercices Physiques et de Sports. Rapports publicerar Sous La Direction de M.D. Merillon (franska) . - Paris: Imprimerie Nationale, 1902. - S. 178, 250-275.
Länkar
- Gasballong Startfält Gladbeck
- Stratocat _
- Preston et al. Bestämning av Venusvindar genom markbaserad radiospårning av VEGA-ballongerna (engelska) // Science : journal. - 1986. - Vol. 231 , nr. 4744 . - P. 1414-1416 . - doi : 10.1126/science.231.4744.1414 . - . — PMID 17748082 .
 Ordböcker och uppslagsverk | |
|---|---|
| I bibliografiska kataloger |
| Flygplan | |
|---|---|
| Planerare | |
| Rotary-vingad | |
| Aerostatisk | |
| Aerodynamisk | |
| Raketdynamik | |
| Övrig | |