Heißluftballon
Heißluftballon
Der Heißluftballon ist ein Luftfahrzeug.
Es ist ein Ballon, der mit heißer Luft gefüllt ist. Der Ballon ist unten geöffnet, sodass die Luft durch einen Brenner auch während des Fluges erhitzt werden kann.
Geschichte
Der Heißluftballon war das erste Fluggerät überhaupt, mit dem sich Menschen erfolgreich in die Luft erheben konnten. Erfunden wurde er von den Brüdern Joseph Michel und Jacques Etienne Montgolfier. Aus der Beobachtung, dass Rauch nach oben steigt, schlossen sie, dass Rauch, in einem leichten Behälter verpackt, den ganzen Behälter nach oben ziehen müsste. Sie gingen irrtümlich davon aus, ein neues, leichtes Gas entdeckt zu haben. In Wirklichkeit ist es jedoch die geringere Dichte von heißer Luft, die den Rauch nach oben steigen lässt.
Am 4. Juni 1783 ließen sie zum ersten Mal einen unbemannten Ballon mit 10 m Durchmesser vom Marktplatz in Annonay, Frankreich starten. Der Ballon erreichte ein Höhe von etwa 2000 Metern. Am 19. September 1783 startete der 2. Ballon in Paris mit 3 "Passagieren", einer Ziege, einer Gans und einem Hahn. Am 21. November wurde der erste bemannte Flug von Pilâtre de Rozier und dem Marquis d'Arlandes durchgeführt, anwesend waren dabei auch König Ludwig XVI und Königin Marie-Antoinette.
Heißluftballons wurden nach ihren Erfindern auch Montgolfièren genannt.
Physik
Bei konstantem Druck sinkt die Dichte von Körpern mit steigender Temperatur (Ausnahme: Anomalie des Wassers). Durch den Dichteunterschied der kälteren äußeren Luft und der inneren wärmeren Luft des Heißluftballons entsteht so eine Auftriebskraft. Dieser wirkt jedoch die Schwerkraft (das Gewicht) des Heißluftballons entgegen. Das Gewicht des Heißluftballons setzt sich - verinfacht dargestellt - aus dem Gewicht der ihm angehängten Nutzlast (Brenner) sowie aus dem Gewicht der Ballonhülle zusammen. Während das Gewicht der Nutzlast in weiten Bereichen als unabhängig vom Ballondurchmesser angesehen werden kann, steigt das Gewicht der Ballonhülle quadratisch mit dem Durchmesser. Die Auftriebskraft steigt - bei konstantem Dichteunterschied zwischen innerer und äußerer Luft - kubisch mit dem Ballondurchmesser. Bei kleinen Ballondurchmessern steigt das quadratisch wachsende Gewicht der Hülle schneller an, als der kubisch wachsende Auftrieb. Erst bei größeren Durchmessern überwiegt das Anwachsen der Auftriebskraft. Ein Heißluftballon benötigt so einen Mindestdurchmesser, um abheben zu können.
Verfeinerte Betrachtungen beziehen die Umstände mit ein, dass mit steigendem Ballondurchmesser sowohl größere Brenner als auch konstruktionsbedingt andere Materialien für die Hülle benötigt werden.
Weblinks
siehe auch: Ballonfahrt, Luftfahrt