Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:36 • sest 21:19 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 16:44 • Sest 05:50 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 04:37 • Síðdegis: 17:05 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 10:57 • Síðdegis: 23:09 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: fræðileg

Getur lofttæmi lyft loftskipi eins og vetni?

Þorsteinn Vilhjálmsson

Svarið er já að því leyti að það er vel hægt að hugsa sér að lofttæmt ílát eða loftskip geti lyfst frá jörðu. Hins vegar höfum við prófað að leita að vacuum balloons á veraldarvefnum og niðurstöður þeirrar leitar benda til þess að mönnum hafi ekki tekist að smíða slíkt ílát og muni jafnvel aldrei takast það.

Umbúðirnar um venjulegan loftbelg, sem getur til dæmis verið með heitu lofti, helíni eða vetni, eru úr léttu, ofnu efni eða dúk sem tekur ekki á sig þverkrafta. Belgurinn þenst út og helst þaninn vegna þess að gasið inni í honum er undir þrýstingi sem dugir til þess arna. Belgurinn leitar í þá stærð sem skapar jafnvægi milli þrýstingsins innan frá, þrýstingsins utan frá og togkraftsins í efninu sem leitast við að draga belginn eða blöðruna saman nema dúkurinn sé sléttur á viðkomandi stað.

Belgurinn lyftist þegar loftið sem hann ryður frá sér er þyngra en belgurinn sjálfur, það er að segja gasið inni í honum ásamt umbúðum og öðru sem fylgir honum. Umbúðir og fylgihlutir eru yfirleitt þyngri í sér (hafa meiri eðlismassa) en loftið í kring og þess vegna verður gasið í belgnum að vera umtalsvert léttara en loftið; þeim mun léttara - því betra.

Út frá þessu mætti ætla að best væri að hafa lofttæmi í belgnum. Hins vegar er að sjálfsögðu enginn þrýstingur í lofttæmi og þess vegna getur það ekki haldið belgnum þöndum ef hann er úr dúk eða svipuðu efni. Við vitum til dæmis að blaðra sem ekkert loft er í leggst einfaldlega saman og lyftir því engu!

Til að breyta þessu þyrfti lofttæmið að vera í hylki úr stífu efni sem er nógu sterkt til að halda þenslunni af eigin rammleik gegn þrýstingnum utan frá, en jafnframt nógu létt í sér til að hylkið sem heild verði ekki þyngra en loftið sem það ryður frá sér, miðað við venjuleg skilyrði við yfirborð jarðar. Slík efni eru einfaldlega ekki þekkt og gildir þá einu þótt við hugsuðum okkur að smíða grind inn í hylkið því til styrktar.

Þess má geta að okkur sýnist að stærð hylkisins muni ekki skipta verulegu máli í þessu viðfangi; það er ekkert vænlegra að smíða stórt hylki en lítið. En hins vegar er þessi niðurstaða að sjálfsögðu háð eðlismassa loftsins kringum okkur; það er hægt að láta lofttæmi lyfta hylki sem sökkt er í vatn eða annan nógu þungan vökva.

Enn annað mál er svo það að ávinningurinn af því að hafa lofttæmi í loftskipi í stað vetnis er tiltölulega lítill. Ef við hugsum okkur að við gætum lofttæmt loftskip sem hefði lítinn massa miðað við vetnið sem var í því, þá mundi uppdrifið aðeins aukast um 7,7%.

Höfundur þakkar Lárusi Thorlacius og fleirum gagnlega umræðu um þetta svar.

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Útgáfudagur

20.1.2004

Spyrjandi

Birgir Konráðsson, f. 1987

Efnisorð

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Getur lofttæmi lyft loftskipi eins og vetni?“ Vísindavefurinn, 20. janúar 2004. Sótt 20. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=3959.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2004, 20. janúar). Getur lofttæmi lyft loftskipi eins og vetni? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=3959

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Getur lofttæmi lyft loftskipi eins og vetni?“ Vísindavefurinn. 20. jan. 2004. Vefsíða. 20. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=3959>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

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!

=

Senda grein til vinar

=

Getur lofttæmi lyft loftskipi eins og vetni?
Svarið er já að því leyti að það er vel hægt að hugsa sér að lofttæmt ílát eða loftskip geti lyfst frá jörðu. Hins vegar höfum við prófað að leita að vacuum balloons á veraldarvefnum og niðurstöður þeirrar leitar benda til þess að mönnum hafi ekki tekist að smíða slíkt ílát og muni jafnvel aldrei takast það.

Umbúðirnar um venjulegan loftbelg, sem getur til dæmis verið með heitu lofti, helíni eða vetni, eru úr léttu, ofnu efni eða dúk sem tekur ekki á sig þverkrafta. Belgurinn þenst út og helst þaninn vegna þess að gasið inni í honum er undir þrýstingi sem dugir til þess arna. Belgurinn leitar í þá stærð sem skapar jafnvægi milli þrýstingsins innan frá, þrýstingsins utan frá og togkraftsins í efninu sem leitast við að draga belginn eða blöðruna saman nema dúkurinn sé sléttur á viðkomandi stað.

Belgurinn lyftist þegar loftið sem hann ryður frá sér er þyngra en belgurinn sjálfur, það er að segja gasið inni í honum ásamt umbúðum og öðru sem fylgir honum. Umbúðir og fylgihlutir eru yfirleitt þyngri í sér (hafa meiri eðlismassa) en loftið í kring og þess vegna verður gasið í belgnum að vera umtalsvert léttara en loftið; þeim mun léttara - því betra.

Út frá þessu mætti ætla að best væri að hafa lofttæmi í belgnum. Hins vegar er að sjálfsögðu enginn þrýstingur í lofttæmi og þess vegna getur það ekki haldið belgnum þöndum ef hann er úr dúk eða svipuðu efni. Við vitum til dæmis að blaðra sem ekkert loft er í leggst einfaldlega saman og lyftir því engu!

Til að breyta þessu þyrfti lofttæmið að vera í hylki úr stífu efni sem er nógu sterkt til að halda þenslunni af eigin rammleik gegn þrýstingnum utan frá, en jafnframt nógu létt í sér til að hylkið sem heild verði ekki þyngra en loftið sem það ryður frá sér, miðað við venjuleg skilyrði við yfirborð jarðar. Slík efni eru einfaldlega ekki þekkt og gildir þá einu þótt við hugsuðum okkur að smíða grind inn í hylkið því til styrktar.

Þess má geta að okkur sýnist að stærð hylkisins muni ekki skipta verulegu máli í þessu viðfangi; það er ekkert vænlegra að smíða stórt hylki en lítið. En hins vegar er þessi niðurstaða að sjálfsögðu háð eðlismassa loftsins kringum okkur; það er hægt að láta lofttæmi lyfta hylki sem sökkt er í vatn eða annan nógu þungan vökva.

Enn annað mál er svo það að ávinningurinn af því að hafa lofttæmi í loftskipi í stað vetnis er tiltölulega lítill. Ef við hugsum okkur að við gætum lofttæmt loftskip sem hefði lítinn massa miðað við vetnið sem var í því, þá mundi uppdrifið aðeins aukast um 7,7%.

Höfundur þakkar Lárusi Thorlacius og fleirum gagnlega umræðu um þetta svar....