Spørg læserne: Vil en ballon i rummet blive større eller mindre?
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Spørg læserne: Vil en ballon i rummet blive større eller mindre?

Kenneth Geisshirt har skrevet følgende til Scientariet og håber på svar: Min søn Svante på 10 år har forsøgt at løse et tankeeksperiment, han selv har opstillet. Desværre kan hverken han eller jeg komme med et godt forslag til en løsning, og vi spørger derfor Ingeniøren.

Tankeeksperimentet er: En astronaut puster en ballon op på rumstationen og tager den med ud på en rumvandring. Vil ballonen udvide sig (vakuum) eller blive mindre (afkøling af luften)?

Vi lægger spørgsmålet ud til læserne - måske kan I hjælpe Kenneth og Svante? Giv dit bud i debatten nedenfor.

Dokumentation

Læs mere og stil dine egne spørgsmål

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Tror jeg har læst et sted, at rummets temperatur er 2 K, så stort set hvilken gas vil blive til et fast stof, og vil derfor fylde mindre i rummet, når temperaturen af ballonens gas er kølet ned til 2 K.

Men hvis den bare bliver udsat for rummet øjeblikkeligt, så vil den nok udvide sig meget hurtigt, for på et tidspunkt at begynde at trække sig sammen og ende i tilstanden beskrevet ovenover.

That's pretty much it, men mangler sikkert nogle argumenter undervejs.

  • 0
  • 0

I modsætning til trykforandringenm sker afkølingen ser jo ikke fra det ene øjeblik til det andet, så mit bedste bud er at den vil starte med at udviddes pga vakuummet, men herfra langsomt blive mindre og mindre pga afkølingen.

  • 0
  • 0

Hvis ballonen er i skygge vil den afkøles til ca. 3 kelvin.
Lad os antage at ballonen er pustet op med 1 mol "luft" ved 20 grader
bruges idealgasligningen til at bestemme hvor meget luft der er fyldt i

PV = nR*T

 V = (n*R*T)/P  

 V= (1*0,0821*293K)/1  
 V= 24 Liter

Temperaturen i rummet i skyggen er ca. 3 Kelvin

 V= (1*0,0821*3)/1  
 V=0,2463 L

Temperaturen i solen i rummet i jordkredsløb er ca. 393 Kelvin
V=(10,0821393)/1
V=32,2 L

Ballonens elestacitet har nok også nogen indflydelse på resultatet.

  • 0
  • 0

"Ballonens elasticitet har nok også nogen indflydelse på resultatet." -
Ja det tør siges.

Det er jo sådan at balloner udvider sig når lufttrykket falder.
Hvis de bliver bragt ud i det tomme rum fra en rumstation udvider de sig (bliver større) indtil de sprænges (bliver MEGET mindre).

Om jeg husker ret sker det allerede med vejrballoner der sendes nogle kilometer op i stratosfæren -

Luften i ballonen er "isoleret" fra rummet af ballonen og vil derfor afkøles langsommere end udvidelsen foregår.

  • 0
  • 0

Hvis ballonen er i skygge vil den afkøles til ca. 3 kelvin.
Lad os antage at ballonen er pustet op med 1 mol "luft" ved 20 grader
bruges idealgasligningen til at bestemme hvor meget luft der er fyldt i

PV = nR*T

 V = (n*R*T)/P  

 V= (1*0,0821*293K)/1    
 V= 24 Liter  

Temperaturen i rummet i skyggen er ca. 3 Kelvin

 V= (1*0,0821*3)/1    
 V=0,2463 L  

Temperaturen i solen i rummet i jordkredsløb er ca. 393 Kelvin
V=(10,0821393)/1
V=32,2 L

Ballonens elestacitet har nok også nogen indflydelse på resultatet.

Øh, du tager vist ikke højde for, at ballonen er elastisk, så trykket i den ikke er 1 udenfor. En ballon udvider sig indtil trykket i den svarer til trykket udenfor plus de elastiske sammentrækningskræfter.

Når ballonen kommer udenfor i vakuum, kan du derfor ikke fastholde trykket 1, som er grundlaget for dit regnestykke.

Du skal regne ud, hvad den samme luftmængde fylder ved et tryk, der nærmer sig nul. Du skal med andre ord dividere med "næsten nul" i din ligning.

Resultatet er : BOOOOOM

  • 0
  • 0

Der står ikke hvilken luftart astronauten bruger til at puste op med.
Der står hellere ikke hvilket materiale ballonen er lavet af.
Så hvornår den spænger er jo lidt svært at vide, hvis den overhovedet begynder at udvide sig :)

Regner dog med at der nok menes udåndingsluft og en almindelig plastik/gummi ballon købt i en legetøjbutik.

  • 0
  • 0

Resultatet er : BOOOOOM

Det kommer an paa hvor staerk ballonen er, hvad man blaeser den op med, hvad temperaturen er og hvad energibalancen er med rummet.

Man kan sagtens lave en ballon der holder fint til 1atm overtryk.

Om trykforskellen stiger eller falder efter ballonen kommer ud i rummet kommer an paa hvad temperaturen i ballonen er i termisk ligevaegt og hvad damptrykket af indholdet er i den situation.

  • 0
  • 0

Astronauternes trykdragter er også balloner (omend med meget lav elasticitet). De udvider sig helt klart, når de kommer ud i rummet. Hvis der fx ikke var indlagt støttestrukturer i handskerne, så ville det være helt umuligt at arbejde med hænderne netop pga. balloneffekten.

  • 0
  • 0

Nu skal vi lige huske at der i rummet er vakuum, så ballonen vil ikke kunne køle særlig hurtigt ned - det kræver jo en vekselvirkning med det kolde reservoir den bliver smidt ud i!

Med logikken at den ikke køler ned specielt hurtigt, men at der næsten ikke er noget tryk uden for, så ville jeg nok mene at ballonen udvider sig voldsomt i det første stykke tid. Med mindre det er en eller anden form for super-ballon, så sprænger den nok i luften før den i så fald skulle begynde at blive mindre pga. temperatur-mæssig gas-tryk-fald.

  • 0
  • 0

Et rigtig godt spørgsmål!

Som det er stillet bliver der imidlertid et praktisk problem for astronauten at få ballonen med gennem luftslusen. Fordi, når trykket går af slusen vil ballonen fylde hele slusen. Selvfølgelig under forudsætning af at den ikke sprænges og at luften virkelig kan komme ud af slusen uden at blive blokeret af ballonen osv.
Men det er jo ikke en central del af problematikken, så for at kunne lave forsøget i praksis er det derfor nødvendigt at "puste" den op udenfor rumstationen, og det skulle sagtens kunne gøres med et rør. Så kunne man også gøre det så passende langsomt at den ikke bare sprænges på grund af trykbølgen hvilket jo ikke er et særligt opsigtsvækkende resultat.

  • 0
  • 0

I har glemt at tage højde for tidsskalaen i ovenstående tankeeksperiment.

Hvis man plotter en volumen vs. temperatur graf for gasser, kan de fleste linjer interpoleres således at når volumen er 0, så er temperaturen 0K.

I modsat retning trækker at en gas der udsættes for trykfald udvider sig.

Hvis man plotter gassens volumen ind på en tidsskala vil man se at trykfaldet sker (næsten) øjeblikkeligt hvorimod temperaturfaldet sker over tid (295K til 0K).

Jeg vil derfor mene at der vil ske en eksplosiv udvidelse af ballonen. Den lave temperatur og ballonens elasticitet (modstand) vil måske forsinke eksplosionen med nogle millisekunder, men ikke mere.

Puster man derimod samme mængde luft ind i ballonen ude i rummet (på skyggesiden), så vil den ikke eksplodere, men blive meget lille.

Det er mit gæt.

  • 0
  • 0

Hvis man antager den ikke kan sprænge, så vil ballonen udvide sig indtil der er ligevægt mellem trykket og udstrækning af ballonen. Derefter vil den skrumpe når den køler af til en eller anden mindre størrelse.

  • 0
  • 0

Fed video (jeg har liket den:-), men husk at temperaturen stiger op igennem stratosfæren. Ballonen sprang ved 100.000 ft. og der er temperaturen sjældent under -40 grader Celsius. Det vil altså sige at temperaturen på gassen inde i ballonen er steget fra ca. -60 til -40, mens trykket er blevet ved med at falde.

  • 0
  • 0

http://en.wikipedia.org/wiki/Balloon_satel...

Echo 1 and Echo 2 balloon satellites

The first flying body of this type was Echo 1, which was launched into a 1,600-kilometer (990 mi) high orbit on August 12, 1960 by the United States. It originally had a spherical shape measuring 30 meters (98 ft), with a thin metal-coated plastic shell made of Mylar. It served for testing as a "passive" communication and geodetic satellite. Its international COSPAR number was 6000901 (9th satellite launched in 1960, 1st component).
One of the first radio contacts using the satellite was successful at a distance of nearly 80,000 kilometers (50,000 mi) (between the east coast of the US and California). By the time Echo 1 burned up in 1968, the measurements of its orbit by several dozen earth stations had improved our knowledge of the precise shape of the planet by nearly a factor of ten.[citation needed]
Its successor was the similarly built Echo 2 (1964 to about 1970). This satellite circled the Earth about 400 kilometers (250 mi) lower, not at an angle of 47° like that of Echo 1, but in a polar orbit with an average angle of 81°. This enabled radio contact and measurements to be made at higher latitudes. Taking part in the Echo orbit checks to analyze disturbances in its orbit and in the Earth's gravitational field were thirty to fifty professional earth stations, as well as around two hundred amateur astronomers across the planet in "Moonwatch" stations; these contributed around half of all sightings.

  • 0
  • 0

Så vidt jeg husker lavede russerne et lignende forsøg under rumkapløbet. Om end ikke med deres egen gode vilje.
Som jeg husker historien, skulle en astronaut på rumvandring, men der var problemer med hans dragt, den "pustede" sig op, grundet det meget lave udendørs tryk. Han måtte vidst selv udlufte trykket en del, for at kunne komme ind gennem lugen igen.
Dette var vidst en yderst ubehagelig og farlig situation for astronauten, men, han klarede den.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten