Ar quente

E os balões de ar quente? Eles funcionam segundo princípios similares. Se você aquecer um gás, ele se expande. No caso de um balão de ar quente, quando o gás dentro do balão se expande, o gás extra é expulso pela parte inferior do balão, o que significa que há menos átomos dentro dele e, consequentemente esse ar dentro do balão se torna mais leve que o ar externo ao balão.

A capacidade de elevação é controlada pela quantidade de calor que o ar possui. Se o ar dentro do balão for aquecido 37,8ºC, acima da temperatura do ar externo, o ar no interior do balão será cerca de 25% mais leve do que o ar de fora dele. Portanto, 0,0283m3 (um pé cúbico) de ar pesa cerca de 35 gramas a 0ºC. Um pé cúbico de ar aquecido a 55,6ºC pesará 25% menos ou cerca de 26,5 gramas. A diferença é de aproximadamente 8,5 gramas. Então, um balão de ar quente precisa ser muito maior para suportar o mesmo peso, mas flutuará porque o ar mais quente é mais leve do que o ar mais frio.

Você pode ter uma idéia de quanto o ar se contrai e expande à medida que sua temperatura muda realizando o seguinte experimento:

  1. Pegue dois sacos do tipo "Ziplock" (tamanho de um galão ou 3, 785 litros) e encha-os (faça isso fechando o saco, depois abrindo um pouco em uma extremidade do selo). Encha cada saco como um balão e feche-o enquanto mantém a pressão no último sopro. Os sacos devem estar cheios - o plástico em ambos os sacos inflados deve estar esticado.

  2. Agora deixe os sacos sobre o balcão por dois minutos para esfriar. Você bombeou ar a 37ºC dentro deles e a temperatura precisa cair até a temperatura ambiente. Os sacos provavelmente ficarão um pouco menos esticados no processo de resfrio. Depois disso, insira mais um sopro de ar para esticá-los novamente.

  3. Agora coloque um dos sacos no seu freezer por cerca de três minutos, enquanto deixa o outro sobre o balcão. Quando você retirar o saco do freezer, ele terá murchado um pouco. Quanto? Cerca de 10 a 15%. Ele murchou porque o ar mais frio é mais denso do que o ar mais quente. Compare o saco frio com o saco sobre o balcão - o saco frio não estará nem um pouco esticado.

Então, algo interessante irá acontecer à medida que o saco frio se aquecer - ele esticará novamente e retornará ao seu tamanho original.

Você pode ver claramente que o ar mais quente ocupa mais espaço do que o ar mais frio. Portanto, o ar mais quente é mais leve do que o ar mais frio e é isso que faz o balão de ar quente flutuar.

Para mais informações sobre balonagem de ar quente, confira Como funcionam os balões de ar quente.