Warum fliegt ein Heißluftballon?
Für alle die jetzt schon die Hände über dem Kopf zusammenschlagen und ganz klar wissen, dass man einen Heißluftballon fährt und nicht fliegt, muss ich erklären, dass ich mich hier zunächst einmal mit den physikalischen Begebenheiten auseinandersetze und es für das Verständnis erst einmal einfacher ist vom Fliegen zu sprechen.
Ein Heißluftballon fliegt aus dem gleichen Grund, aus dem auch ein Gegenstand, Mensch, etc. im Wasser an der Oberfläche treibt. Die Dichte des Körpers (Masse pro Volumen) ist geringer als die Dichte des umgebenden Mediums. Oder einfacher ausgedrückt, der Heißluftballon ist leichter als die Luft die ihn umgibt. Dies kann man dadurch erreichen, dass man die Luft erhitzt die im Inneren des Heißluftballons „gefangen“ ist.
Bei konstantem Luftdruck und einer Temperatur von 25°C hat Luft eine Dichte von ca. 1,184 kg/m3. Um den Ballon vom Boden abheben lassen zu können muss er eine Auftriebskraft erfahren welche größer ist als seine Gewichtskraft. F=ma oder F(Gewicht)=Masse(Ballon)*g
g= Erdbeschleunigung mit 9,81 m/s
Um nun das mindestens nötige Volumen des Ballons für dessen Gewicht zu berechnen nutzt man folgende Überlegung (für vereinfachte Modellanwendungen gedacht):
Beschleunigung des Ballons nach oben = V(Ballon)*g*(Dichte(kalt)-Dichte(warm)) / Masse(Gesamt) -g
Das ganze noch einmal als Beispiel dargestellt:
Außentemperatur 25°C (Dichte 1,184)
Temperatur im Ballon 90°C (Dichte 0,984)
Masse 0,5 Kilogramm
Volumen 3 Kubikmeter
a=1,96 m/s
Rechtlich gesehen lohnt es sich übrigens unter einem Gewicht von 0,5 Kilogramm zu bleiben, da man seinen Flug sonst bei Behörden anmelden muss.