Til þess að loftbelgur eða annað ílát geti lyfst frá jörð þarf hluturinn í heild að vera léttari en loftið sem hann ryður frá sér. Það er lögmál Arkímedesar sem segir til um þetta. Umbúðirnar eru þyngri í sér en loft, svo og burðarkörfur og farmur sem ætlunin er að lyfta. Því þarf gasið í loftbelgnum eða loftskipinu að vera til muna léttara en loft.
Stærðin eða talan sem við notum til að lýsa því hversu létt eða þungt eitthvert efni er í sér, nefnist eðlismassi. Hann er einfaldlega massi deilt með rúmmáli. Þannig hefur vatn til dæmis eðlismassann um það bil 1 kg á lítra eða 1 tonn á rúmmetra. Þegar um gas eða loft er að ræða fer eðlismassi mjög eftir hita og þrýstingi og þarf því að tiltaka þau skilyrði sem miðað er við hverju sinni. Venjulegt andrúmsloft hefur þannig eðlismassann 1,29 kg á rúmmetra við hitann 0°C og einnar loftþyngdar þrýsting.
Eðlismassi gastegunda við venjuleg skilyrði er yfirleitt í beinu hlutfalli við svokallaðan mólmassa eða massatölu sameindanna í gasinu. Um 79% andrúmsloftsins eru nitur eða köfnunarefni sem hefur mólmassann 28, og um 20% eru ildi eða súrefni með mólmassann 32. Meðal-mólmassi loftsins er því nálægt 29.
Til eru nokkrar gastegundir sem hafa til muna minni mólmassa en þetta, þótt ekki séu þær margar. Léttasta frumefnið er vetni og frumeindir eða atóm þess hafa massatöluna 1 en tvær frumeindir eru í hverri sameind þannig að vetnisgas í venjulegu ástandi hefur mólmassann 2,02 og eðlismassa 0,090 kg á rúmmetra við þau skilyrði sem áður voru nefnd. Næstléttasta frumefnið er helín en frumeindir þess hafa massatöluna 4. Í hverri sameind þess er aðeins ein frumeind og því er mólmassinn 4 og eðlismassinn er í hlutfallið við hann eða 0,177 kg á rúmmetra, tæplega tvöfaldur mólmassi vetnis.
Af þessum tölum getum við séð að 1 rúmmetri af vetni ryður frá sér 1,29 kg af lofti en er sjálfur 0,09 kg. Því má nota hann til að lyfta samtals 1,20 kg af einhverju öðru, til dæmis umbúðum og farmi í loftbelg. Kúlulaga loftbelgur sem er til dæmis 20 m í þvermál er um 4000 rúmmetrar að rúmmáli og getur því lyft með sér um 4,8 tonnum alls í umbúðum og farmi.
Þegar flugferðir með loftbelgjum hófust fyrir 2-3 öldum notuðu menn fyrst í stað hitað loft. Þegar loft er hitað til dæmis um 273 stig frá frostmarki tvöfaldast rúmmál þess og eðlismassinn helmingast. Ef loftbelgurinn sem nefndur var hér á undan er fylltur með slíku lofti getur hann lyft með sér 2-3 tonnum.
Loftskip eru í meginatriðum loftbelgir sem hægt er að knýja áfram og stýra í þá stefnu sem menn vilja fara. Þegar þau komu til sögunnar seint á 19. öld hneigðust menn til að nota í þau vetni til að lyfta þeim. Það er afar algengt frumefni sem er í efnasamböndum allt í kringum okkur, þar á meðal í vatni, og ekki er ýkja erfitt að einangra það. Megingalli vetnis til þessa brúks er hins vegar sá að það er mjög eldfimt; breytist raunar í vatn þegar það brennur.
Tilraunir með loftskip gengu þokkalega í nokkra áratugi framan af 20. öld en þegar kom fram á fjórða áratuginn urðu nokkur alvarleg slys þegar kviknaði í vetninu. Einnig áttu menn í erfiðleikum með að hemja loftskipin í misjöfnum veðrum. Á sama tíma hafði flugvélum fleygt fram og þær urðu ofan á í samkeppni flugtækninnar.
Þess má geta að lokum að helín er svokallað eðalgas sem tekur nær engan þátt í neins konar efnahvörfum, hvorki bruna né öðru. Það var á sínum tíma bæði kostur og galli því að annars vegar varð það til þess að erfitt var að einangra það en hins vegar þýðir þessi eiginleiki að notkun þess er nær hættulaus. Á síðari árum er það því oft notað í loftbelgi og raunar líka í þjóðhátíðarblöðrur handa börnum.
Frekara lesefni af Vísindavefnum::
Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvaða gas var notað í loftskip?“ Vísindavefurinn, 29. nóvember 2000. Sótt 28. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=1196.
Þorsteinn Vilhjálmsson. (2000, 29. nóvember). Hvaða gas var notað í loftskip? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=1196
Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvaða gas var notað í loftskip?“ Vísindavefurinn. 29. nóv. 2000. Vefsíða. 28. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=1196>.
Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.
Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar
um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að
svara öllum spurningum.
Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að
svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki
nægileg deili á sér.
Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.
Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!
Sólin
Rís 05:08 • sest 21:44
Tunglið
Rís 00:00 • Sest 00:00
Flóð
Árdegis: 08:47 • Síðdegis: 21:08
Fjara
Árdegis: 02:49 • Síðdegis: 14:50
Til eru nokkrar gastegundir sem hafa til muna minni mólmassa en þetta, þótt ekki séu þær margar. Léttasta frumefnið er vetni og frumeindir eða atóm þess hafa massatöluna 1 en tvær frumeindir eru í hverri sameind þannig að vetnisgas í venjulegu ástandi hefur mólmassann 2,02 og eðlismassa 0,090 kg á rúmmetra við þau skilyrði sem áður voru nefnd. Næstléttasta frumefnið er helín en frumeindir þess hafa massatöluna 4. Í hverri sameind þess er aðeins ein frumeind og því er mólmassinn 4 og eðlismassinn er í hlutfallið við hann eða 0,177 kg á rúmmetra, tæplega tvöfaldur mólmassi vetnis.
Af þessum tölum getum við séð að 1 rúmmetri af vetni ryður frá sér 1,29 kg af lofti en er sjálfur 0,09 kg. Því má nota hann til að lyfta samtals 1,20 kg af einhverju öðru, til dæmis umbúðum og farmi í loftbelg. Kúlulaga loftbelgur sem er til dæmis 20 m í þvermál er um 4000 rúmmetrar að rúmmáli og getur því lyft með sér um 4,8 tonnum alls í umbúðum og farmi.
Þegar flugferðir með loftbelgjum hófust fyrir 2-3 öldum notuðu menn fyrst í stað hitað loft. Þegar loft er hitað til dæmis um 273 stig frá frostmarki tvöfaldast rúmmál þess og eðlismassinn helmingast. Ef loftbelgurinn sem nefndur var hér á undan er fylltur með slíku lofti getur hann lyft með sér 2-3 tonnum.
Loftskip eru í meginatriðum loftbelgir sem hægt er að knýja áfram og stýra í þá stefnu sem menn vilja fara. Þegar þau komu til sögunnar seint á 19. öld hneigðust menn til að nota í þau vetni til að lyfta þeim. Það er afar algengt frumefni sem er í efnasamböndum allt í kringum okkur, þar á meðal í vatni, og ekki er ýkja erfitt að einangra það. Megingalli vetnis til þessa brúks er hins vegar sá að það er mjög eldfimt; breytist raunar í vatn þegar það brennur.
Tilraunir með loftskip gengu þokkalega í nokkra áratugi framan af 20. öld en þegar kom fram á fjórða áratuginn urðu nokkur alvarleg slys þegar kviknaði í vetninu. Einnig áttu menn í erfiðleikum með að hemja loftskipin í misjöfnum veðrum. Á sama tíma hafði flugvélum fleygt fram og þær urðu ofan á í samkeppni flugtækninnar.
Þess má geta að lokum að helín er svokallað eðalgas sem tekur nær engan þátt í neins konar efnahvörfum, hvorki bruna né öðru. Það var á sínum tíma bæði kostur og galli því að annars vegar varð það til þess að erfitt var að einangra það en hins vegar þýðir þessi eiginleiki að notkun þess er nær hættulaus. Á síðari árum er það því oft notað í loftbelgi og raunar líka í þjóðhátíðarblöðrur handa börnum.
Frekara lesefni af Vísindavefnum::