Carmen La legge del gas ideale è una relazione matematica tra la pressione del volume e la temperatura di un gas. Per una data quantità di gas, la pressione, P, moltiplicata per il volume, V, diviso per la temperatura, T, rimane una costante.
Se un gas viene riscaldato, come in un pallone ad aria calda, il suo volume aumenta. Un riscaldatore nel cesto della mongolfiera riscalda l’aria all’interno del pallone e soffia aria calda in mongolfiera. Come il volume di gas aumenta, riempie il palloncino. Presto il pallone è pieno di aria calda. Se l’aria continua a riscaldarsi, si espande e fuoriesce dal foro sul fondo del pallone.
Quindi un pallone riempito di aria calda contiene meno molecole d’aria rispetto al medesimo palloncino gonfiato alla stessa dimensione con aria fresca. Una mongolfiera sarà quindi meno densa di un pallone riempito di aria fredda in conseguenza della legge del gas ideale.
Principio di Archimede
Il Principio di Archimede afferma che quando un oggetto è sospeso in un fluido, la forza di galleggiamento che agisce su un oggetto è uguale al peso del fluido spostato. Come conseguenza del principio di Archimede, un oggetto galleggia in un fluido se è meno denso del fluido.
Normalmente la gente pensa ad un fluido come un liquido, tuttavia nella scienza un fluido è definito come un liquido o un gas. Aria è quindi un fluido e il principio di Archimede applica a galleggiare in aria così come galleggianti in un liquido.
Mongolfiere
Il pallone riempito di aria calda è meno denso quando è riempito di aria fredda. Per salire e sollevare il cestello e i passeggeri da terra, l’aria calda nel pallone deve avere una bassa densità. Il pallone e i passeggeri devono pesare meno rispetto alla quantità totale di aria spostata dal pallone. Poi la spinta di Archimede verso l’alto supera il peso verso il basso (forza gravitazionale).
L’aria calda riempiendo il palloncino riduce la sua densità secondo la legge del gas ideale. Quando la sua densità totale è inferiore alla densità dell’aria, galleggia secondo il principio di Archimede.
La differenza di densità è maggiore quando la temperatura è più fresca, in modo che le mongolfiere sono spesso gonfiate nelle ore più fresche prima dell’alba.
