Một ứng dụng của Định luật Charles là một khinh khí cầu. Khinh khí cầu bay lên khi không khí bên trong chúng được đốt nóng bằng một ngọn đuốc, làm cho các hạt chuyển động nhanh chóng và sau đó phân tán.
Charles 'Law được đặt theo tên của Jacques Charles, người là một vận động viên khinh khí cầu sống vào những năm 1700. Charles đã nghiên cứu mối quan hệ giữa thể tích của chất khí và nhiệt độ để giúp bóng bay bay lên. Charles đã tiến hành một loạt các thí nghiệm này vào năm 1787, nhưng chúng chưa bao giờ được công bố chính thức. Charles được ghi nhận là người đã đặt chiếc khinh khí cầu chạy bằng hydro đầu tiên bay lên trên Paris, Pháp, vào năm 1783. Để vinh danh những thành tựu của mình, Charles 'Law mang tên ông. Định luật Charles giải thích rằng thể tích của chất khí trong một khu vực nhất định tăng lên khi một chất khí bị đốt nóng và áp suất của nó không đổi. Tương tự, Định luật Charles phát biểu rằng nhiệt độ giảm dẫn đến khí giảm.
Ứng dụng của Luật Charles
Khinh khí cầu, hoạt động dựa vào nhiên liệu đốt nóng để bay lên, là một ứng dụng của Định luật Charles. Khi các hạt khí trong khinh khí cầu bị đốt nóng, chúng sẽ lan rộng ra và chuyển động nhanh hơn, có nghĩa là các chất khí sẽ nở ra và chiếm nhiều không gian hơn. Sự gia tăng hoạt động này tạo ra năng lượng mà bóng bay cần để bay lên khỏi mặt đất khi bóng bay trở nên ít đặc hơn không khí xung quanh chúng. Sự giảm mật độ của quả bóng bay khiến nó nổi và ngược lại, sự gia tăng mật độ của quả bóng bay dẫn đến việc nó xẹp xuống và quay trở lại mặt đất.
Thành phần khinh khí cầu
Hầu hết các khinh khí cầu đều được làm bằng nylon. Loại vải này nhẹ và thường được gia cố bằng polyurethane, giúp bóng bay kín hơi và giúp bảo vệ chúng khỏi tia cực tím (UV) có hại của mặt trời. Khinh khí cầu bay lên khi không khí trong túi nylon hoặc phong bì bị đốt nóng. Bóng bay rơi xuống khi không khí từ phong bì được thoát ra từ phía trên. Bóng bay có cấu tạo tương đối đơn giản. Chúng được vận hành chỉ bằng một máy đo độ cao đo độ cao, một máy đo nhiệt độ và một đường bao tốc độ leo. Khinh khí cầu có nhiều kích cỡ khác nhau. Bóng bay thể thao, là loại thông dụng và phổ biến nhất, có đường kính 55 feet, và chúng cao khoảng 70 feet, tương đương với khoảng bảy tầng. Bóng bay thể thao được làm bằng khoảng 1,075 thước vuông nylon. Điều này có nghĩa là hơn ba dặm vải nylon. Vật liệu gia cố trị giá khoảng nửa dặm được sử dụng để giữ các phong bì với nhau một cách chắc chắn. Bóng bay thể thao, khi được thổi phồng, có thể chứa hơn 62.000 giạ táo và chỉ dưới 580.000 gallon nước. Khinh khí cầu có thể chở ba đến bốn người.
Cách hoạt động của khinh khí cầu
Bóng bay được đốt cháy bằng khí propan lỏng hoặc LPG. Nguồn cung cấp nhiên liệu của họ hoặc được chia cho hai bể hoặc ba bể. Bóng bay có hai bồn chứa 40 gallon nhiên liệu, được chia cho hai bồn chứa 20 gallon. Những quả bóng bay nhỏ hơn mang 30 gallon LPG, được phân phối cho ba bồn chứa, mỗi bồn chứa 10 gallon. Propane được chọn làm nhiên liệu vì nó đốt cháy nhanh chóng và hiệu quả, nhưng nó cũng có thể đoán trước và ổn định. Bóng bay mang LPG ở dạng lỏng và LPG được cấp qua các ống mềm để đốt cháy bóng bay. Trong thời gian bay từ 45 phút đến một giờ, bóng bay sẽ đốt cháy khoảng 20 đến 30 gallon nhiên liệu. Để đảm bảo an toàn, nhiều bóng bay còn được trang bị hệ thống nhiên liệu độc lập có thể vận hành khinh khí cầu nếu hệ thống nhiên liệu chính hết hoặc hỏng.
