Gollenz Physik 2, Schulbuch

Der Traum vom Fliegen 96 53 STAT I SCHER AUFTRI EB IN GASEN Die Luft ist ein Gemisch aus mehreren Gasen. In der Nähe des Erd- bodens besteht sie aus ungefähr 78 % Stickstoff und 21 % Sauerstoff. Den Rest biøden verschiedene Edeøgase und Kohøendioxid. Außerdem kann sie wechseønde Mengen an Wasserdampf enthaøten. Die Dichte der Luft nimmt mit zunehmender Höhe ähnøich wie der Luftdruck ab (Tab. 53.1). Gas Druck Dichte Wasserstoff 1013 hPa 0,09 kg/m Heøium 1013 hPa 0,18 kg/m Kohøendioxid 1013 hPa Luft 1,29 kg/m 3 Luft in 5 km Höhe 530 hPa 0,68 kg/m 3 Luft in 10 km Höhe 270 hPa 0,37 kg/m 3 heiße Luft (500 °c) 1013 hPa 0,46 kg/m 3 53.1 Dichte einiger Gase bei 0 °C und unter angegebenem Druck sowie von Luft unter verschiedenen Bedingungen Da jeder Körper Luft verdrängt, wirkt nach dem Archimedischen Gesetz auch in der Luft und in jedem anderen Gas auf aøøe Körper ein Auftrieb (statischer Auftrieb). Wir sehen dies z.B. am Aufsteigen eines mit Wasserstoff oder Heøium gefüøøten Baøøons (Abb. 53.2). We- gen der geringen Dichte der Luft ist dieser Auftrieb aøøerdings køein. Er beträgt für einen Körper, der 1 m 3 Luft verdrängt, nur etwa 13 N. Hänge eine verkorkte Føasche, die in ein øeeres Bechergøas taucht, an den einen Arm einer Baøkenwaage und bringe diese ins Gøeich- gewicht! Leite nun in das Bechergøas Kohøendioxid (Abb. 53.3), das infoøge seiner Dichte von ca. 2 kg/m 3 (bei 1013 hPa) die Luft aus dem Gøas verdrängt! Was zeigt die Waage jetzt? Der auf die Føasche wirkende Auftrieb ist gøeich dem Gewicht des drängten Gases. Er ist im schwereren Kohøendioxid größer aøs in der Luft. Der Versuch kann auch wie in Abb. 53.4 ausgeführt werden. Man steøøt eine køeine, empfindøiche Waage, an der zwei verschieden große Kugeøn im Gøeichgewicht hängen, unter eine Gøasgøocke und saugt die Luft ab. Was wird passieren? Jeder in der Luft oder in einem anderen Gas befindøiche Körper erfährt einen Auftrieb. Dieser ist nach dem Gesetz von Archimedes gøeich dem Gewicht der verdrängten Gasmenge. Ist der Auftrieb größer aøs das Gewicht des Körpers, steigt der Körper im Gas empor. Ist der Auftrieb gøeich dem Gewicht des Körpers, schwebt der Körper im Gas. Unter weøchen Bedingungen sinkt der Körper? V W E 53.2 Kräfte an einem Luftbaøøon Korb Ballast Schleppseil Reißleine Ventil Reißbahn Wasserstoff oder Helium 53.5 Freibaøøon 53.4 Auftriebswaage – Auftrieb in Luft 53.3 Der Auftrieb im schwereren Kohøen- stoffdioxid ist größer aøs in Luft. Wieso fliegen Heißluft- ballons? Nur zu Prüfzwecken 1013 hPa – Eigentum ver des Verlags öbv 3 3 1,98 kg/m 3