열기구는 어떻게 하늘을 날 수 있는 건가요?
열기구는 어떤 원리를 사용해 하늘을 나는 것인가요? 착륙 하려면 어떻게 해야 되나요? 열기구가 어떻게 하늘을 나는지 알려주세요.
안녕하세요. 최정훈 과학전문가입니다.
대기 중 공기에 열에너지를 가하게 되면 밀도는 낮아지고 부피는 커지면서 가벼워지게 됩니다. 즉, 공중에 뜨려는 성질이 생기면서 열기구를 공중으로 띄웁니다. 반대로 내려가고싶으면 열을 줄이면 착륙이 가능한 것이구요. 답변에 도움되셨으면 좋겠습니다.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
열기구 공기주머니 아래에서 열을 공급하면 공기주머니의 내부공기의 온도가 올라가며 밀도가 낮아집니다.
즉 기구 안의 공기는 외부공기보다 가볍게 돼 부력이 발생하고, 이 부력을 이용해 하늘을 오를 수 있는 것입니다.
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
열기구는 불을 이용해 공기를
데우고 그 데운 공기를 풍선에 저장해서 뜨는 방식입니다
공기가 데워지면 운동에너지가 증가하고 위로 뜨는 성질이 생겨 가능한 것 입니다
안녕하세요! 열기구는 공기가 가열되면 공기 분자의 운동이 활발해져 부피가 커지고 주변 공기보다 밀도가 낮아져서, 무게가 상대적으로 가벼워져 열기구가 공중으로 떠오릅니다!
마찬가지로 온도를 낮추면 착륙합니다 :)
안녕하세요. 불꽃 과학전문가입니다.
열기구는 기본적으로 부력의 원리 때문에 공중에 뜨게 됩니다.
외피 내부의 공기를 가열하게 되면 팽창하게 되고 주변의 차가운 공기보다 밀도가 낮아지게 되고 공기가 상승하게 됩니다.
이것은 "뜨거운 공기 상승" 원리로 알려져 있는데 이 원리가 열기구가 공중에 머물 수 있도록 하는 것입니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
공기분자의 갯수가 많냐 적냐는 의미가 없고, 밀도가 작아져서 입니다
(밀도가 작아도 부피가 크다면 분자갯수가 커질수도 있으니깐요.)
조금 자세히 답하면,
열기구의 풍선이 부풀거나 찌그러들지 않는다는 것은 풍선 내부의 압력과 풍선외부의 압력이 평형을 이루고 있기때문입니다. 즉, 열기구 내부의 뜨거운 공기는 외부 공기보다 밀도는 낮고 온도는 높으며 압력은 같읍니다.
수식으로 표현하면 PV=nRT라는 이상기체 방정식에서 P=RT(n/V)입니다. 두 공기의 구성비가 같다면 n/V는 밀도에 비례하는 값이므로 밀도를 D라고 표현하면 P=kTD라고 쓸수있읍니다. k는 비례상수.
풍선의 내부와 외부의 압력이 같으므로 P(내부)=P(외부)로부터 TD(내부)=TD(외부)임을 알수 있죠. 그러므로, 온도와 밀도는 반비례하는 값이 됩니다.
즉, 풍선에 온도를 가함으로써 밀도를 작게만들게 되고, 그로인해 부력이 생기게 되므로 뜨게 되는 것입니다.
열기구에서 버너로 공기를 가열하면 열기구 안의 공기가 따뜻해지게 됩니다.
열기구 안의 공기가 뜨거워져 부피가 증가하면 열기구 주위 공기에 비해 밀도가
작아지게 되므로 열기구는 높이 올라갈 수있게 되는거죠 (부력의 원리).
버너를 끄면 열기구 안의 공기가 냉각되어 열기구 안의 공기 밀도가 다시 커지므로 열기구는 아래로 내려오게 되는것이죠.안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.
공기를 가열하면 부피가 커지고 가벼워 진는 원리로 하늘을 날게 되는데, 열기구에 외부공기를 넣어주고 빼주는 장치로 높이를 조절합니다. 착륙할때는 외부공기를 주입해서 열기구 내 온도를 조절해 줍니다.
열기구는 부력의 원리를 이용해 비행합니다. 뜨거운 공기는 차가운 공기보다 밀도가 낮기 때문에 상승하므로 프로판(propane) 가스를 태워 풍선 내부의 공기를 가열하면 공기의 밀도가 낮아져 상승합니다. 상승하면서 주변의 차가운 공기를 밀어내어 풍선을 들어올리는 상승력 또는 부력을 만들어냅니다.
풍선은 일반적으로 나일론이나 폴리에스터(Polyester)로 만든 부분과, 승객과 조종사가 서 있는 바구니로 구성됩니다. 프로판 버너는 바구니 위에 장착되어 봉투 안의 공기를 가열합니다.
이륙을 위해 조종사는 프로판 버너를 사용하여 풍선 안의 공기가 주변 공기보다 밀도가 낮아질 때까지 가열합니다. 풍선이 부력이 생기면 상승하기 시작합니다. 조종사는 봉투 내부의 공기 온도를 조절하여 풍선의 고도를 제어할 수 있습니다. 상승하고 싶으면 열을 높이고, 하강하고 싶으면 내부의 공기를 식히면 됩니다.
착륙을 위해 풍선 내부의 공기 온도를 서서히 낮추어 풍선이 하강할 수 있도록 합니다. 또한 조종사는 들판이나 공터와 같은 적절한 착륙 지점을 찾아 풍선을 그 지점으로 향하게 하고, 버너를 사용하여 하강 속도를 높이거나 낮춰 착륙을 조정할 수 있습니다.
열기구는 바람에 의존해 움직이기 때문에 비행기나 헬리콥터처럼 방향을 바꿀 수는 없습니다. 하지만 조종사는 열기구의 고도를 조절하여 고도마다 다른 바람의 방향을 이용할 수 있습니다. 상승 또는 하강을 통해 다양한 방향으로 부는 바람의 흐름을 찾기도 합니다.
또한 바구니와 버너를 회전시켜 풍선의 방향을 바꿀 수 있으며, 이는 이동 방향에 약간의 영향을 줄 수 있습니다. 이 기술을 "요잉(yawing,)"이라고 하며, 장애물을 피하거나 바람을 기준으로 열기구의 위치를 조정하는 데 사용할 수 있습니다.
열기구는 동력 항공기와 같은 방식으로 방향을 바꿀 수 없지만, 숙련된 조종사는 고도 제어, 바람의 흐름, 약간의 조정을 조합하여 원하는 착륙 지점으로 열기구를 조종할 수 있습니다.
풍선이 착륙하면 조종사와 승객이 함께 봉투의 공기를 빼고 풍선을 포장하는 작업을 도와줍니다.
