Úvod » Fyzika » Kolem světa v balonu

Kolem světa v balonu

Přidat do mého PORTu

23. 9. 2011

Kolem světa v balonu

Dne 21. března 1999 po téměř dvaceti dnech letu v balonu a dosažení vzdálenosti více než čtyřiceti tisíc kilometrů přistáli Bertrand Piccard a Brian Jones v Egyptě a završili tak cestu kolem světa bez mezipřistání. Může je Michael překonat? Prozkoumá všechny vědecké zákonitosti létání v balonu, probere i nové materiály a paliva. Michael dosáhne vrcholu v konstrukci domácího létajícího balonu a pokusí se překonat rekord v letu kolem světa bez mezipřistání. Takovou příležitost přece nemůžete zmeškat!

Tereza: 21. března 1999, po dvaeti dnech a téměř 41 tisících kilometrech letu přistáli Bertrand Piccard a Brian Jones se svým balónem.

Filip: Poprvé obletěli svět bez mezipřistání.

Tereza: Bude Michael schopen tento výkon překonat? Obletět svět s balónem za méně než dvacet dní?

Filip: Průkopníky balónového létání v Evropě byli před více než dvěma sty lety francouzští vzduchoplavci.

Michael: Od té doby se mnohé změnilo. Přesto základní pojetí balónu zůstalo stejné. Samotný balón, označovaný jako obal, a koš, nesoucí cestující, známý též jako gondola.

Filip: No jo, ale jak se takové velké monstrum vznese do vzduchu?

Michael: Podstatou toho všeho je horký vzduch.
Or to be more precise, the displacement of cool, more dense air by hot, less dense air.
Anebo přesněji vytěsnění studeného, hustšího vzduchu vzduchem horkým, řidším.

Tereza: Aby vám chlapci dali názornou představu o tom, že i vzduch něco váží, spočítali, kolik vzduchu má stejnou hmotnost jako Michael. Samozřejmě počítali s tím, že hustota vzduchu se mění se změnami tlaku, vlhkosti a teploty.

Filip: Za běžných podmínek má vzduch, který má stejnou hmotnost, jakou tady Michael – to znamená sto kilogramů – objem této krychle.

Michael: Krychle o hraně přibližně 4,5 metru. To je objem 85 kubických metrů neboli 85 tisíc litrů vzduchu. Ano, dámy a pánové, vážím tolik.

Filip: Horkovzdušné balóny se nejprve nafouknou výkonnými ventilátory.

Michael: Tento balón, který unese čtyři cestující, obsahuje množství vzduchu, které při venkovní teplotě váží dvě a půl tuny.

Filip: To je asi jako dvacet pět Michaelů anebo naše velké auto.

Michael: Když je uvnitř balónu dostatek vzduchu, aby plášť získal svůj základní tvar, vzduch se zahřívá propan-butanovým hořákem.

Tereza: Zahřívá se asi na stupňů Celsia, což je jeho běžná provozní teplota. Při této teplotě se vzduch uvnitř balónu rozpíná natolik, že z obalu doslova vytlačí ven více než půl tuny vzduchu. Hustota vzduchu uvnitř balónu poklesne o 25 % oproti hustotě okolního vzduchu.

Michael: And if our balloon is lighter than the air it displaces, then it’s going to go up into the sky. In the same way as a boat that floats on water, has a volume that’s lighter than the water it displaces.
A když náš balón je lehčí než vzduch, který vytlačí, začne stoupat k nebi. Stejně jako člun, který se vznáší na vodě, má objem, který je lehčí než voda, kterou vytlačí.
Ve skutečnosti žijeme na dně vzdušného oceánu. A teď – stoupáme.

Filip: První vzduchoplavci používali jako palivo slámu. Dnes používáme propan.

Michael: Propan je jednoduchý uhlovodík, jehož vzorec je C3H8. Vyrábí se ze zemního plynu nebo při rafinaci ropy. Molekula propanu vypadá takhle.

Filip: Za normálních okolností je to plyn, ale pro snadnější přepravu se dá zkapalnit. Pak se používá jako palivo.

Michael: The energy in propane is all in these C-C and C-H bonds. When combusted in the presence of oxygen, these bonds are broken and new C-O and H-O bonds are formed in carbon dioxide and water. This chemical reaction releases a lot of energy as light and heat.
Veškerá energie propanu je v těchto vazbách mezi uhlíky nebo uhlíkem a vodíkem. Když se propan spaluje za přítomnosti kyslíku, tyto vazby se přeruší a vzniknou nové vazby uhlíku s kyslíkem a vodíku s kyslíkem, tedy oxid uhličitý a voda. Při této chemické reakci se uvolňuje energie v podobě světla a tepla.

Filip: A právě tohle teplo používají balonáři pro zahřátí vzduchu.

Tereza: Plamen propanového hořáku dosahuje teploty téměř dvou tisíc stupňů Celsia. Stačí to k tomu, abychom snadno propálili většinu lehkých látek. Třeba bavlnu.

Filip: Výrobci horkovzdušných balónů však k šití balónového obalu používají speciální tkaniny. Ty i při místním propálení zabrání tomu, aby se hoření šířilo dál.

Tereza: Takový zvlášť vyvinutý typ tkaniny v různých barvách používají i v brněnské firmě Kubíček balloons, kde jsme tento Michaelův pokus natáčeli.

Filip: Část balónového obalu, která je nejblíž plamenům propanového hořáku, je však vyrobena ze speciální látky, odolávající plamenům. Tkanina Nomex se skládá z uhlíkových vláken a Kevlaru.

Tereza: Snad si vzpomenete na nedávný Michaelův experiment, v němž Michael s Terezou vytvořili polymer Nylon. Kevlar je varianta téhož polymeru, který je pevný a přitom lehký.

Filip: Tkanina z uhlíkových vláken se vyrábí ze spousty uhlíkových nitek. Jejich atomová struktura se podobá grafitu. Jsou to vrsvičky uhlíkových atomů, uspořádaných do pravidelné šestiúhelníkové mřížky.

Tereza: Díky své molekulové stavbě tato látka výborně vede teplo. Velmi rychle a účinně tedy odvádí i teplo propanového hořáku.

Petr Kubíček, vzduchoplavec, Kubíček Balloons: Největší specifikum při řízení balónu je, že balón má obrovskou setrvačnost. To znamená, že když já do balónu zatopím, tak reakce toho balónu se dá očekávat až po několika vteřinách.

Michael: During the flight, the pilot's only ability to steer the balloon is to go either up or down and catch different wind currents. Therefore, it is important for the pilot actually to know how the wind is blowing above and below the balloon.
Jediným způsobem, jak může vzduchoplavec během letu řídit balón, je buď stoupat, nebo klesat a zachytit různé vzdušné proudy. Proto je pro balonáře důležité, aby opravdu znali, jak vítr nad a pod balónem fouká.

Filip: Piloti mají různé techniky. Jedna z nich je například plivání, další technika jsou papírky. Počkat, ne, ne, ne, to jsou doklady.

Michael: Chceš scénář?

Filip: Výborně. Tak. Zkusíme. No a poslední metodou je pěna po holení. Bezvětří.

Michael: But what I most enjoy about ballooning is that, at least when the burners are not burning, complete quiet. The peace. And although I can see that we’re moving, I can’t sense any movement. I can’t feel or here any wind. It is the perfect example of relativity! This balloon and therefore I am moving at the same speed as the wind. Therefore I can’t feel it. It’s almost as if – relative to me – there is no wind! Amazing.
Z čeho ale mám při letech balónem největší požitek, je to, že alespoň když nehoří hořáky, je tu úplné ticho. Klid. A ačkoli vidím, že se pohybujeme, žádný pohyb necítím. Necítím ani neslyším žádný vítr. Je to dokonalý příklad relativity. Tento balón a tedy i já se pohybujeme stejnou rychlostí jako vítr. Proto to necítím. Je to skoro jako by vzhledem ke mně tu žádný vítr nebyl. Úžasné.

Filip: Jak procítěné a filozofické, Michaele. Zřejmě se nahoře nadýchal trochu řídkého vzduchu. No nevadí, vraťme se zpátky na zem. Pro vás, domácí experimentátory, tady máme jedinečnou možnost sestavit si svůj vlastní horkovzdušný balónek.

Tereza: Nejprve musíte najít ten správný plastový pytlík. Musí být lehoučký a správné velikosti.

Filip: Rozměrnější pytlíky pojmou při své hmotnosti mnohem více vzduchu, a proto lépe létají.

Tereza: Z lehoučkých plastových brček – jejich prostým vzájemným zasunutím – sestavíme nosný kříž.

Filip: Z obou stran jej zpevníme proužky izolepy. Pamatujte, musíte šetřit každým gramem.

Tereza: Z alobalu vystřihneme čtvercovou plošinku, která ponese zdroj tepla.

Filip: Ne, tak malý a lehoučký propanový hořáček jsme neobjevili. Naším zdrojem tepla budou tenoučké dortové svíčky.

Tereza: Opatrně je teplým voskem upevníme k alobalu. I ten jsme předtím voskem připevnili ke kříži.

Filip: Ke koncům kříže opatrně izolepou přichytíme náš balónový obal – pytlík.

Tereza: Balón je připraven. Začíná ohřívání vzduchu uvnitř.

Filip: I se samotným startem musíte experimentovat. Větší pytlík vyžaduje pro zahřátí vzduchu uvnitř delší dobu. My jsme dokonce museli přidat doprostřed kříže pátou svíčku.

Tereza: Teprve pak se náš horkovzdušný balónek konečně počal vznášet.

Filip: Dámy a pánové, okamžik, na který jste tak dlouho čekali. Michael pokoří pány Piccarda a Jonese novým světovým rekordem v obletu zeměkoule horkovzdušným balónem. Michaele, připraven?

Michael: Připraven!

Filip: Pozor! Spustit – teď!

Michael: A jedem. Vidím Jižní Afriku, Jižní Ameriku, Severní Ameriku, Evropu, Asii. A já jsem okolo – teď.

Filip: Teď! Neuvěřitelné! Dvaadvacet sekund a půl ti trval oblet kolem zeměkoule. Neuvěřitelné.

Michael Londesborough, Vladimír Kunz

Vstoupit do diskuse

komentářů: 0

Nejsledovanější