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/ NetNews Usenet Archive 1992 #26 / NN_1992_26.iso / spool / sci / physics / 18227 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1992-11-06  |  3.2 KB
  1. Path: sparky!uunet!ogicse!das-news.harvard.edu!husc-news.harvard.edu!husc8.harvard.edu!mcrae
  2. From: mcrae@husc8.harvard.edu (Andrew McRae,   ,,)
  3. Newsgroups: sci.physics
  4. Subject: Re: Do Balloons fly?
  5. Message-ID: <1992Nov5.154520.17143@husc3.harvard.edu>
  6. Date: 5 Nov 92 20:45:19 GMT
  7. Article-I.D.: husc3.1992Nov5.154520.17143
  8. References: <1dbs8vINNau0@agate.berkeley.edu>
  9. Reply-To: mcrae@husc8.harvard.edu
  10. Lines: 53
  11. Nntp-Posting-Host: husc8.harvard.edu
  12. Originator: mcrae@husc8.harvard.edu
  13.  
  14. I've been out of physics since 1987, so don't be at all surprised if I
  15. make some dumb mistakes in this post. But I'm sure _someone's_ got it
  16. wrong, so here goes: 
  17.  
  18. In article <1dbs8vINNau0@agate.berkeley.edu>, aephraim@physics.Berkeley.EDU (Aephraim M. Steinberg) writes:
  19. > In article <1992Nov5.130316.28438@kth.se> e92_anh@vaxkab.lne.kth.se () writes:
  20. >>This will probably sound like a silly question to a lot of you, but WHY
  21. >>does a helium-filled balloon rise upward? Is it because of the
  22. >>difference in air-pressure at the balloon's top and bottom, causing the
  23. >>resulting force to press it upward?
  24. > 
  25. > Yes, amazingly enough.
  26. > 
  27. >>Thus, consider this: If the air surrounding the balloon had exactly the
  28. >>same density on all sides, then the balloon would not move (I think).
  29. > 
  30. > No, actually it would sink, I think, because there is still the effect
  31. > of gravity.
  32.  
  33. Surely, surely not! We're talking about a standard helium-filled balloon,
  34. aren't we, which is less dense than air. So consider a helium balloon in a
  35. closed room with constant (to a close-enough approximation) pressure
  36. throughout, so that the balloon's volume is independent of its position.
  37. If the balloon rises, then some air falls to replace it, and the
  38. gravitational potential energy of the system has decreased (because the
  39. air is more massive than the balloon). Similarly, for the balloon to fall,
  40. the GPE of the system would have to increase. So given that when a balloon
  41. rises the released GPE is dissipated as heat in the system, the balloon's
  42. ascent is thermodynamically irreversible (and can be driven e.g by thermal
  43. motion of air molecules). Therefore, it seems to me that in the case of
  44. uniform pressure, the gravitational field will still cause the balloon to
  45. rise. 
  46.  
  47. The real-life case where there's a pressure gradient is trickier, because
  48. one has to justify the claim that the air that falls is more massive than
  49. the balloon allowing for them both changing volume during the process. But
  50. consider a rigid hollow ball, with vacuum inside. This could function as a
  51. balloon, being less massive than the air it displaces, and it won't change
  52. volume -- the above account seems to work again, suggesting that it'll
  53. work for everyday balloons (which don't seem to change volume much at all
  54. in going from, say, ground level to 100ft). 
  55.  
  56. In sum, I'd have thought that the explanation for why balloons rise is the
  57. same as that for why submarines rise when they blow their ballast tanks --
  58. they're less dense than the surrounding medium, so when they rise the
  59. medium sinks and gravitational potential energy is lost as heat.
  60.  
  61. Of course, if I've got it all wrong please don't hesitate to tell me so.
  62.  
  63. Andrew.
  64. -- 
  65. Andrew McRae                       Internet: mcrae@husc.harvard.edu
  66.                                      BITnet: mcrae@HUSC
  67.