氢气球会爆炸吗(乘氢气球失联男子已获救)

1、引言

昨天(9月4日),在黑龙江牡丹江,一位工人坐氢气球打松塔时,不慎气球被风吹走并失联。最新消息表示,该工人已经安全落地,被吹走的原因是操作不当。在这起事件中,有一个迷惑人的地方,媒体在报道失联的时候,都说的是氢气球;后来报道安全落地的时候,标题还是氢气球,但是正文部分说的却是热气球。到底是氢气球,还是热气球,我们无法判断,不过其升空原理是一样的。所幸的是,这位工人最终学会了操作,安全着落。假设气球失控,最后的归宿是哪里?

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热气球还是氢气球?

2、氢气球与热气球

不管是氢气球,还是热气球,它的升力原理都是一样的。气球内部的氢气或者热气,其密度要低于外界正常空气的密度,于是就好像乒乓球浮于水面一样,热气球会浮于空气之上。氢气的密度是0.081272 kg/m³(0.1MPa, 25°C),热气球的密度是0.95kg/m3(100℃)。而空气的密度是1.29kg/m3(0.1MPa, 0°C),正是这个密度,才是气球能够升空的根本原因。

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热气球浮于空气之上

另外,从氢气和热气的密度大小对比,我们也能看到,氢气球的升空效果要比热气球好很多。同等条件下,氢气球的上升速度更快;所需体积更小。但是,相对来说,氢气球较为危险。氢气是可燃气体,极易发生爆炸。最著名的例子应该是德国的“兴登堡号”飞艇,当时为了提升升力,采用了氢气,结果在1937年5月6号飞艇着陆时发生爆炸,35人遇难。

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兴登堡号就是用的氢气

氢气球是存储性质的,它的上升和下降,也就是升力的控制,关键在于气球体积的大小。当充满气的时候,升力也就固定了,这时候想要下降,必须在气球上开个口子,让氢气泄漏到外面去。这位工人操作不当,大概就是不会让氢气球泄气,反而打开了阀门,让更多的氢气进入气球了。而热气球的操作就简单些,它的上升和下降,靠的是内部空气温度的大小,温度越高,升力越大。打开阀门,喷火加热,气球上升。关闭阀门,冷却后即便不操作也会下降。

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热气球靠火加热升空

3、升力原理

回到升力原理上来。气球的升空,在于存在向上的升力,这个升力就是空气的浮力,所谓的空气浮力,本质是空气的压强。同学们都知道,空气的压强跟高度有关,越高压力越小。就像水压一样,水越深,水压就越大。任何一件物体,只要存在于地面之上,与空气接触,就都存在浮力。只不过,有些物体太重了,浮不起来。因为,任何物体,都有体积,那么它的顶部受到的压力因为高度高而变小,底部受到的压力因为高度低而变大,这样底大顶小,就形成了向上的压力差,也就是空气的浮力。

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浮力(升力)原理

在空气中,随着气球的不断升高,空气的密度在不断的降低,空气的压强也在不断的降低。所以,升力会越来越小。如果空气密度降低到热气球的程度,那么热气球就怎么也飞不上去了。所以,热气球的安全性在这里也可以体现出来,失控后不会越飞越高,到了指定高度,即便火没灭,也飞不上去了。从下表上看,3000米的高空,其密度已经跟热气球内的密度差不多了。这个高度,人还能生存。而到了20000米左右高空,空气密度才与氢气密度接近,这时候的低压低温,人体已经不能生存了。所以,3000m和20000m就是热气球和氢气球的升高极限。

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空气密度与高度关系

4、总结

这次失联事件,大概率就氢气球,由于其特殊的放气下降操作,导致工人误操作。根据气球的升力原理,失控后,氢气球大概能飞到20000m的高空,热气球则能飞到3000m的高空。显然,热气球比氢气球更安全一些。

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