Verbundene Luftballons

KnightMove · Anmeldungsdatum: 19.11.2005 Beiträge: 6

Ich habe eine Frage:

Man hat zwei identische, aber unterschiedlich voll aufgeblasene Luftballons. Wenn man beide nun durch ein Röhrchen verbindet, wird der kleinere den größeren aufblasen, bis er leer ist.

Aber... warum eigentlich?

Gast

Weil der Druck mit dem Volumen abnimmt, eine stabile Gleichgewichtslage somit keine existiert. Augenzwinkern

KnightMove · Anmeldungsdatum: 19.11.2005 Beiträge: 6

Und warum? Rein intuitiv sollte der Druck, den der Ballon auf die Luft ausübt, mit dem Volumen doch größer werden.

Andere Frage: Ist die Luft in einem Ballon dichter als die in der Umgebung?

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Tja, verblüffend aber wahr. - Bis zum Experiment hab' ich es auch bezweifelt. smile

Der Trick ist, dass jedes System versucht seine Energie zu minimieren. Die Energie die in der Oberflächenspannung der Ballons enthalten ist, ist etwa propotional zur Fläche der Ballons. Da zwei Ballons mit unterschiedlichen Volumen eine größere Oberfläche haben als ein Ballon mit der Summe beider Volumina, wird der energetisch günstigere Zustand angestrebt, so dass der kleinere Ballon (ungünstigeres Verhältnis Volumen/Energie) den größeren aufbläst.

Praxisexperiment@ISSYP: hier.

Gast

War mir fast klar, dass diese Frage kommt.

Das präzise zu beantworten dürfte nicht ganz einfach sein, so will ichs mal grob vereinfachen. Die den Druck bestimmende Kraft kommt von der Oberfläche, die "Verdünnung" durch das Volumen. Damit wächst die ansteigende Kraft in der 2.Potenz und das verdünnende in der 3.Potenz, unterm Strich ein "Effekt von 1/r".

Nicht sonderlich "physikalisch exakt", aber darauf läufts raus.

KnightMove · Anmeldungsdatum: 19.11.2005 Beiträge: 6

Dann kennen wir uns vermutlich, Gast?

eman · Gast

Es ist noch schlimmer:

Ist der kleine Ballon sehr klein, bläst er den größeren Ballon auf.
Sind beide Ballons vergleichbar groß, aber nicht zu groß, passiert gar nichts.
Sind aber beide Ballons sehr groß, dann gleichen sich ihre Größen einander an.

Der Ballon ändert nicht nur seinen Radius, sondern auch seine Form,
damit ändert sich aber auch das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen,
vielleicht bleibt auch die Oberflächenspannung nicht bis zum Knall konstant.

Es ist anfangs sehr schwer, einen Ballon aufzublasen,
aber es ist sehr leicht, ihn dann zum Platzen zu bringen.
Ein langer Ballon ist schwerer aufzublasen als ein runder.
Eine Ballon-Aufblas-Maschine ist eine echte Herausforderung,
besonders eine für Ballons der verschiedensten Formen.

Bei Seifenblasen ist p~sigma/r, sigma bleibt konstant, die kleinere schrumpft weg.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Noch mein Senf dazu:

Hast du schon mal einen Luftballon aufgeblasen ?
Dann hast du sicher bemerkt, dass du dich am Anfang besonders anstrengen musstest, ja dass dir fast die Lunge geplatzt ist ...

Dann, wenn eine gewisse Grösse einmal vorhanden ist, geht es dann immer leichter weiter, bis er platzt.

Anders ausgedrückt:

Der Druck ist beim kleinen Ballon grösser als beim grossen.

Liegt auch daran dass die Dicke der Ballonhaut zunehmend dünner wird, und ihre mechanischen Eigenschaften verändert.