Charlie

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Charliere ( fr. charlière ) es un globo lleno de hidrógeno , helio u otros gases más livianos que el aire . Nombrado en honor al científico e inventor francés Jacques Alexandre Cesar Charles . Un globo con un volumen de 25 m³ realizó su primer vuelo el 27 de agosto de 1783, ante una multitud de 300 mil espectadores en el Campo de Marte de París . El primer vuelo del Charliere con tripulación ( J. A. S. Charles y M. N. Robert ) tuvo lugar el 1 de diciembre de 1783 en París. El profesor de física francés Jacques Charles creía que el aire con humo no es la mejor solución, porque el aire caliente, al enfriarse, pierde sustentación , lo que no se puede decir del hidrógeno, ya que inicialmente es más ligero que el aire. Jacques Charles usó un paño de seda ligero empapado en una solución de caucho en trementina como un caparazón capaz de contener gas volátil durante mucho tiempo.

Relleno

Para que el charlier se eleve en el aire, el gas debe ser más ligero que el aire. A una temperatura y presión dadas , la densidad de un gas es proporcional al peso molecular . Para que un gas sea más ligero que el aire, su peso molecular debe ser inferior a 28,97. La capacidad de carga es proporcional a la diferencia entre 28,97 y el peso molecular del gas. Hay pocas sustancias con un peso molecular inferior a 29 y gaseosas a temperatura ambiente:

Hidrógeno _ Peso molecular 2. Alta capacidad de carga (1.204 kg/m³), inocuo, económico, pero inflamable y explosivo. Ampliamente utilizado para charliers no tripulados.
helio _ Peso molecular 4. Alta capacidad de carga (1.115 kg/m³), inofensivo, seguro pero costoso. Ampliamente utilizado para charliers tripulados.
Neón . Peso molecular 20. Inofensivo, seguro, pero más caro que el helio, y debido al alto peso atómico, la capacidad de carga es tres veces menor que la del hidrógeno (0,400 kg/m³). Uso limitado.
metano _ Peso molecular 16. Baja toxicidad, económico, pero inflamable y explosivo. Uso limitado.
amoníaco _ Peso molecular 17. Picante, venenoso, ligeramente inflamable, relativamente económico y fácilmente disponible. Uso limitado para globos meteorológicos .
Fluoruro de hidrógeno (HF). Peso molecular 21. Extremadamente tóxico (concentración letal - centésimas de un por ciento; en concentraciones más bajas causa quemaduras en la piel y órganos respiratorios). Químicamente agresivo (se quemará a través de casi cualquier caparazón). No aplica.
Acetileno (C 2 H 2 ). Peso molecular 26. Extremadamente inflamable y explosivo. No aplica.
Diborano ( B2H6 ) . _ Peso molecular 27.6. Inestable en el aire, autoinflamable. No aplica.
nitrógeno _ Peso molecular 28. Capacidad de carga inofensiva, económica pero insignificante (0,043 kg/m³). No aplica.
Etileno (C 2 H 4 ). Peso molecular 28. Peligro de incendio y explosión. No aplicable por la misma razón que el nitrógeno.
Monóxido de carbono (CO). Peso molecular 28. Combustible y extremadamente tóxico. No aplicable por la misma razón que el nitrógeno.

Además, se propone utilizar vapor de agua como relleno, y en el pasado se utilizaba gas de iluminación (una mezcla de metano, hidrógeno y monóxido de carbono). Basándose en las propiedades de los gases descritos anteriormente, el helio es el más preferido y el más utilizado. El hidrógeno, el amoníaco o el metano sólo pueden utilizarse para globos no tripulados, y su llenado con gas debe realizarse en un área abierta, lejos de fuentes de fuego o electricidad, utilizando la puesta a tierra de todos los equipos. Neon no requiere ninguna precaución, como el helio, es absolutamente seguro.

Ascensor aéreo

Suponiendo que las temperaturas del gas de relleno y del medio gaseoso circundante, el aire, son las mismas, la fuerza de elevación del aire del charlier se puede expresar mediante la fórmula:

F={\frac {28,97-M}{22,4}}

, Aquí está la fuerza de elevación en kilogramos por 1 m³ (también, g / l) del gas de relleno en relación con el aire en condiciones normales .

F

{\ estilo de visualización 28,97}

— peso molecular medio del aire, g/mol,

METRO

es el peso molecular medio del gas de relleno, g/mol,

{\ estilo de visualización 22.4}

— volumen molar de cualquier gas en condiciones normales, l/mol. Fuerza de elevación de Charlier por 1 m³ de gas de relleno en condiciones normales

relleno de gas	fórmula química	peso molecular	Fuerza de elevación (kg/m³)
Hidrógeno	H2 _	2	1.204
Helio	Él	cuatro	1.115
Metano	Canal 4	dieciséis	0.579
Amoníaco	NH3 _	17	0.534
Nitrógeno	N 2	28	0.043

Cuando la temperatura y la presión del aire atmosférico y del gas de relleno son iguales, y siempre que el caparazón del charlier contenga toda la cantidad inicial de relleno, la fuerza de elevación del aparato no depende de las condiciones atmosféricas, ya que cuando se desvían de las normales , la relación entre las densidades del aire y del relleno permanece constante, y la diferencia en los pesos del relleno y el aire desplazado por él no cambia. Por lo tanto, si la fuerza de elevación excede el peso de la carcasa, el aparejo y la carga útil del carguero, se elevará indefinidamente. Esto puede estar limitado por las siguientes razones:

la tripulación libera una parte del relleno del caparazón o, habiéndose expandido debido a una disminución de la presión atmosférica, sale parcialmente a través del cuello inferior del caparazón;
una cubierta elástica sellada (por ejemplo, un globo de bebé lleno de helio o un globo meteorológico ), que se estira cuando el relleno se expande, ejerce una presión adicional sobre él, como resultado de lo cual se expande en menor medida que el aire atmosférico, y la diferencia en la densidad del relleno y el aire, y, por lo tanto, y la fuerza de elevación del charlier disminuye;
en las capas superiores de la atmósfera, en las que se elevan los estratostatos , la composición molecular del aire cambia: la proporción de fracciones más pesadas, principalmente oxígeno, disminuye. Como resultado, el peso molecular medio del aire disminuye, lo que conduce a una disminución de la fuerza de sustentación del estratostato.

Véase también

Globo aerostático

Notas

↑ Dibujo del Diccionario Enciclopédico de Brockhaus y Efron, 1890-1907
↑ Ministerio de Comercio de L'Industrie des Postes et des Telegraphes. Exposición Universelle Internationale de 1900 en París. Concours Internationaux D'Exercices Physiques et de Sports. Rapports Publies Sous La Direction de M.D. Merillon (francés) . - París: Imprimerie Nationale, 1902. - S. 178, 250-275.

Enlaces

Campo de lanzamiento de globos de gas Gladbeck
Stratocat _
Preston et al. Determinación de los vientos de Venus mediante el seguimiento por radio terrestre de los globos VEGA (inglés) // Ciencia: revista. - 1986. - vol. 231 , núm. 4744 . - pág. 1414-1416 . -doi : 10.1126 / ciencia.231.4744.1414 . - . —PMID 17748082 .

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