Ein Heißluftballon steigt langsam in den Himmel. Er hat keinen Motor und keine Tragflächen. Warum kann ein Heißluftballon überhaupt fliegen?
Ein Heißluftballon fliegt, weil die Luft in seinem Inneren heißer und dadurch leichter ist als die umgebende kalte Luft. So entsteht ein Auftrieb, der den Ballon nach oben trägt.
Die Hülle des Ballons hält die heiße Luft zusammen. Ist der Auftrieb größer als das Gewicht des Ballons, beginnt er aufzusteigen.
Wikipedia: Heißluftballon | Statischer Auftrieb | Dichte | Luftdruck
Begriffe: Heißluftballon, Auftrieb, statischer Auftrieb, Dichte, Luftdruck, Gewichtskraft, Volumen, Atmosphäre
Hintergrund
Ein Heißluftballon ist ein großes, bauchiges Objekt. Er umschließt ein großes Volumen Luft. Genau das ist wichtig für den Auftrieb.
Luft übt Druck aus. Dieser Luftdruck nimmt nach oben hin ab. Von unten drückt die Luft stärker als von oben.
Alle Druckkräfte zusammen ergeben eine Kraft nach oben: den statischen Auftrieb. Das gleiche Prinzip gilt auch bei Schiffen oder U-Booten im Wasser.
Warum ist heiße Luft wichtig?
Warme Luft dehnt sich aus. Bei gleicher Masse nimmt sie mehr Platz ein und hat dadurch eine geringere Dichte.
Der Ballon enthält also weniger Masse als ein gleich großer Ballon mit kalter Luft. Das Gewicht bleibt klein, der Auftrieb bleibt groß.
Sobald der Auftrieb größer ist als die Gewichtskraft, beginnt der Ballon zu schweben oder aufzusteigen.
Warum braucht ein Ballon eine Mindestgröße?
Der Auftrieb hängt vom Volumen des Ballons ab. Je größer der Ballon, desto größer der Auftrieb.
Wichtig ist: Das Volumen wächst mit der dritten Potenz des Durchmessers. Verdoppelt man den Durchmesser, wird das Volumen achtmal so groß.
Darum brauchen Heißluftballons eine gewisse Mindestgröße, um überhaupt abheben zu können.
Eine einfache Skizze zum Auftrieb
(1) Der Luftdruck nimmt nach oben hin ab.
(2) Luftdruck von oben wirkt nach unten.
(3) Luftdruck von unten wirkt nach oben.
(4) Seitlicher Druck hebt sich gegenseitig auf.
(5) Insgesamt bleibt eine Kraft nach oben: der Auftrieb.
Ist der Auftrieb größer als das Gewicht, steigt das Objekt. Ist er kleiner, sinkt es ab.
Und warum fliegt ein Ballon nicht am Mond?
Am Mond gibt es keine Atmosphäre. Es gibt keinen Luftdruck, der nach oben hin abnimmt.
Ohne Luftdruck gibt es keinen statischen Auftrieb. Darum kann ein Heißluftballon am Mond nicht fliegen.
Fragen
- Warum reicht ein kleiner Ballon nicht zum Abheben?
- Warum ist heiße Luft leichter als kalte Luft?
- Was hat ein U-Boot mit einem Heißluftballon gemeinsam?
- Warum braucht Auftrieb immer ein Medium?
- Warum kann ein Ballon im Weltall nicht fliegen?
Immer noch interessiert?
- Wie steuert man die Höhe eines Heißluftballons?
- Warum platzt ein Ballon in großer Höhe?
Wichtige Wörter: Heißluftballon, Auftrieb, statischer Auftrieb, Dichte, Luftdruck, Gewichtskraft, Volumen, Atmosphäre, schweben, aufsteigen