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Fliegt ein Ballon auch mit Vakuum?

175 Beiträge, Schlüsselwörter: Vakuum, Ballon, Dichte, Auftrieb
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Fliegt ein Ballon auch mit Vakuum?

08.06.2012 um 05:44
mit Vakuum nicht. ohne Vakuum vielleicht (je nach gas welches eingefüllt wird)


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Fliegt ein Ballon auch mit Vakuum?

08.06.2012 um 08:03
Rein theoretisch schon wenn man in der Lage ist diverse Vorraussetzungen zu schaffen was aber nicht der Fall sein dürfte.... es ist eigentlich das gleiche Prinzip wie bei einem U-Boot unter Wasser.


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Fliegt ein Ballon auch mit Vakuum?

08.06.2012 um 19:58
@horusfalk3
horusfalk3 schrieb:Und welches Material soll das sein, das leicht genug ist und dennoch diesen Kräften standhält?
Keine Ahnung. War auch nur ein Hypothetischer Gedanke.


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Fliegt ein Ballon auch mit Vakuum?

13.06.2012 um 12:52
@ceyxx
Sag ich ja gerade - der Gewinn eines Vakuums gegenüber Wasserstoff oder helium ist so gering, dass sich das nict lohnt, da man anstatt der ballonhaut eine Stahlhülle bräuchte.

Es kommt übrigens auf die dichte an, nicht auf die molare Masse.

Prinzipiell könnte man übrigens ein fast-perfektes Vakuum in einer garnichtmal SO dicken CFK oder Stahlkugel festhalten, mit den richtigen Parametern KÖNNTE es sich sogar lohnen - vom GEWICHT her - nicht aber von den kosten, Wasserstoff herzustellen und in eine Hülle zu füllen ist nämlich VIEL billiger als ein perfektes Vakuum herzustellen.


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Fliegt ein Ballon auch mit Vakuum?

13.06.2012 um 13:51
@HAL9001
Korrigiere mich bitte wenn ich jetzt Stuss rede aber ist das molare Volumen bei Gasen nicht immer gleich/ähnlich? Dann wären molare Masse und Dichte ja praktisch äquivalent.


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Heizenberch
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13.06.2012 um 13:57
@horusfalk3
Volumen ist immer gleich (22,4l / mol), aber die Masse ist unterschiedlich (Helium besteht aus 2 Protonen und 2 Neutronen, Wasserstoff nur aus einem Proton).


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Fliegt ein Ballon auch mit Vakuum?

13.06.2012 um 13:59
@Heizenberch
Genau so hatte ich es auch im Kopf. Dann wären bei Gasen die molare Masse und Dichte äquivalent.


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Heizenberch
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13.06.2012 um 14:00
@horusfalk3
Nein eben nicht, da beide Gase in 22,4 Litern die gleiche Teilchenzahl haben, aber ein Heliumteilchen schwerer ist als ein Wasserstoffteilchen ;)


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Heizenberch
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13.06.2012 um 14:08
@horusfalk3

Sry für den Doppelpost, hab die Zeit verdödelt ^^"

"Edit:
Molares Volumen ist bei beiden gleich. VH = VHe
Aber die Molare Masse ist bei He höher. Ein Molekül enthält zwar zwei H-Atome, aber trotzdem ist He schwerer. Und zwar insgesamt doppelt so schwer.
Dichte ist ja bekanntlich Masse/Volumen. Da das Volumen gleich ist, ist die Dichte von He doppelt so groß."


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13.06.2012 um 14:17
@Heizenberch
Ok blöd für mich, dass wir grade Wasserstoff als Beispiel hier haben. Aber abgesehen von den Elementen, die immer im Doppelpack vorkommen sehe ich jetzt den großen Unterschied nicht.

Wenn ich aber jetzt zB Xenon mit Helium vergleiche müsste das Verhälltnis von der molaren Masse das Gleiche sein wir as Verhälltnis der molaren Dichte. Das meinte ich mit der Äquivalenz. Also:
mm_Xenon / mm_Helium = md_Xenon / md_helium
wobei mm jeweils für molare Masse und md für molare Dichte stehen soll.

Das Beispiel mit Wasserstoff zeigt aber, dass man das so allgemein nicht sagen kann. Wenn man aber jetzt H, N, O, Cl, Fl außen vor lässt müsste es ja eigentlich passen. Oder übersehe ich da jetzt noch irgendwas dramatisches?


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Heizenberch
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13.06.2012 um 14:22
horusfalk3 schrieb:Wenn ich aber jetzt zB Xenon mit Helium vergleiche müsste das Verhälltnis von der molaren Masse das Gleiche sein wir as Verhälltnis der molaren Dichte.
Nein. Die Molare Masse ist von Element zu Element verschieden.
http://www.periodensystem.info/periodensystem/

Wenn du genau liest, was ich geschrieben habe, ist Wasserstoff sogar leichter, obwohl es im Doppelpack auftritt ;)


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13.06.2012 um 14:33
Heizenberch schrieb:Die Molare Masse ist von Element zu Element verschieden.
Ich habe ja auch nie etwas anderes behauptet. Aber bei einer Formel mit der Struktur c = a/b ist es doch nur logisch, dass bei kostantem c folgendes gilt:
c= a1 / b1, c = a2 / b2 daraus folgt: a1/b1 = a2/b2 und genau das habe ich oben gemeint als ich sagte
horusfalk3 schrieb:Wenn ich aber jetzt zB Xenon mit Helium vergleiche müsste das Verhälltnis von der molaren Masse das Gleiche sein wir as Verhälltnis der molaren Dichte. Das meinte ich mit der Äquivalenz. Also:
mm_Xenon / mm_Helium = md_Xenon / md_helium
Also entweder verpeile ich da jetzt langsam wirklich extrem irgendwas oder wir reden aneinander vorbei ^^


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Fliegt ein Ballon auch mit Vakuum?

13.06.2012 um 14:43
@horusfalk3
horusfalk3 schrieb:Also entweder verpeile ich da jetzt langsam wirklich extrem irgendwas oder wir reden aneinander vorbei ^^
Kann ja mal passieren ;)

Ich versuchs nochmal etwas klarer Auszudrücken:

Alle Gase haben das gleiche molare Volumen, das heißt, dass in einem Liter Gas immer die gleiche Anzahl an Gasteilchen stecken, egal, welches Gas ich habe.

Also haben wir x Helium- und x Xenonteilchen.

Ein Heliumteilchen hat das Gewicht von ca 4 Protonenmassen (Protonen und Neutronen sind ja etwa gleich schwer, es geht hier ja nicht um Genauigkeit).
Ein Xenonteilchen hat ein Gewicht von ca 108 Protonenmassen.

Jetzt sind in einem Liter des Gases jeweils gleich viele Teilchen des jeweiligen Gases, jedoch wiegt das eine mehr als das 25-Fache.


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13.06.2012 um 14:54
@Heizenberch

Dann haben wir wohl aneinander vorbeigeredet denn das ist mir auch bewusst :D
Ich wollte nur sagen, dass man Masse und Dichte hier in dem Fall praktisch austauschen kann weil das Volumen eben gleich ist. Wenn ich ein Element habe was 5mal schwerer ist als Helium (also ungefähr Neon) dann ist auch die Dichte 5mal höher.

Oder um es in Zahlen auszudrücken (Mathematik ist weniger Missverständlich :) ):

Molare Masse:
Helium: 4,0026
Neon: 20,1797

molares Gasvolumen: 22.413996

Dichte:
Helium: 4,0026 / 22.413996 = 0,1786
Neon: 20,1797 / 22.413996 = 0,9

Verhältnis molare Masse Neon / Helium = 5 (ungefähr)
Verhältnis molare Dichte Neon / Helium = 5 (wieder ungefähr)


Um nochmal zusammenzufassen warum ich das überhaupt erwähnt habe:
HAL9001 schrieb:Es kommt übrigens auf die dichte an, nicht auf die molare Masse.
Hier war ich eben der Meinung, dass man in diesem Fall beide Begriffe austauschen kann. Die Ausnahmen wären eben H, N, O, Cl, Fl, Br, J da hier die Dichte doppelt so groß ist.


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13.06.2012 um 14:57
@horusfalk3
Okay, dann habe ich deinen Beitrag falsch interpretiert ^^ tut mir Leid. Ja du hast natürlich Recht.


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13.06.2012 um 15:12
@Heizenberch
Nicht weiter wild. So habe ich wenigstens nochmal über Chemie nachgedacht und ein bisschen gerechnet. Wenn das nie macht vergisst man es irgendwann :D


So oder so wird aber unser Vakuum-Ballon wohl scheitern weil wir keine leichte, stabile Hülle finden werden. Aber irgendie wäre es schon toll wenn wir so ein stabiles Material hätten. Ich habe mal gehört, dass Spinnenfäden weitaus stabiler als Stahl sein sollen. Da werde ich glaube ich mal schauen ob ich hier irgendwelche Infos zur Stabilität finde.


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Fliegt ein Ballon auch mit Vakuum?

13.06.2012 um 15:19
@horusfalk3
@Heizenberch

Vielleicht solltet Ihr mal dran denken, dass das molare Volumen eine Funktion von Druck und Temperatur ist.

Und wenn man ein Gas komprimiert, wie bei einem Ballon, dann steigt nicht nur der Druck sondern es wird auch noch Volumenarbeit geleistet, die sich in der Temperatur des Gases äußert.

Die Vereinfachungen funktionieren also nur wenn man beide Gase bei gleichen Bedingungen betrachtet, und beachtet, dass bei hohen Drücken bzw niedrigen Temperaturen das Eigenvolumen der Teilchen und die intramolekularen Wechselwirkungen eine Rolle spielen.


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Heizenberch
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Fliegt ein Ballon auch mit Vakuum?

13.06.2012 um 15:35
@Zotteltier
Zotteltier schrieb:Und wenn man ein Gas komprimiert, wie bei einem Ballon, dann steigt nicht nur der Druck sondern es wird auch noch Volumenarbeit geleistet, die sich in der Temperatur des Gases äußert.
Ja schon klar, aber der Druck ist nicht viel größer, es sei denn, man hat einen sehr kleinen, festen Ballon. Außerdem bedeutet eine Steigerung der Temperatur wieder eine Druckzunahme oder Ausdehnung.

Edit: Außerdem wäre der Druck bei beiden Gasen gleich in einem gleich großen Ballon - oder zumindest sehr ähnlich.
Zotteltier schrieb:Die Vereinfachungen funktionieren also nur wenn man beide Gase bei gleichen Bedingungen betrachtet
Klar jetzt muss man noch Freiheitsgrade und Quantenmechanik beachten, aber ich glaube das übersteigt die Grenzen des träumerischen Denkens hier ;)


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Fliegt ein Ballon auch mit Vakuum?

18.06.2012 um 10:52
behind_eyes schrieb am 28.05.2012:Könnte ein Ballon rein theoretisch auch fliegen wenn in ihm ein Vakuum wäre, quasi so gut wie keine Dichte?

Wie gesagt, nur in der Theorie...
Ohne jetzt den Threath durchgelesen zu haben.

Ja klar.Einer der ersten Ideen für einen bemannbaren Ballon basierte sogar darauf. Der damalige Herr (irgendwann 15Jahr. Namen fällt mir nicht mehr ein) schlug eine Kugel aus gehämmerter Kupfer vor die das Vakuum umschließen sollte.

Technisch natürlich kokolores, entweder hätten der atmosphärische Druck aus der Kuperkugel ein zerknülltes Etwas gemacht, oder das Teil wäre tausendfach zu schwer geworden. Auch heutzutage (wenn auch gelegentlich mal diskutiert) stehen keine ausreichend leichte und stabile Materialien zur Verfügung die den atmosphärischen Druck halöten könnte und dabei leichter als der resultierende Auftrieb wäre.


Aber grundsätzlich ist natürlich ein Vakuum leichtert als jedes Ballongas und damit eigentlich das ideale Medium für einen "Gas"-Ballon. Praktisch geht das aber nicht.

Das leichteste, heutzutage bekanntes Füllgas für einen Ballon ins überhitzter Wasserdampf, der ist noch leichter als Wasserstoffgas, benötigt aber Heizung und eine leichte Isolierung der Baloonhülle und wird deswegen praktisch nicht eingesetzt. Es gibt aber funktionstüchtige Demonstrationsmodelle.


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Heizenberch
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Fliegt ein Ballon auch mit Vakuum?

18.06.2012 um 10:59
UffTaTa schrieb:Das leichteste, heutzutage bekanntes Füllgas für einen Ballon ins überhitzter Wasserdampf, der ist noch leichter als Wasserstoffgas
Ich könnte mir vorstellen, dass man mit überhitztem Wasserstoff noch leichtere Ballons hinbekommen würde :D Würde ich aber nicht ausprobieren wollen.


Mir kam gerade der Gedanke, dass man solche Vakuumballons im All bauen könnte und diese dann oben auf der Atmosphäre in einer gewissen Höhe oben "aufschwimmen" lassen kann. Wenn ich Zeit habe, rechne ich so etwas mal durch. Bin mir nicht sicher, ob man so einen Grenzfall findet, aber ich werd mich trotzdem später mal ransetzen.


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