열기구의 정의와 원리

소개

열기구의 정의와 원리에 대하여

목차

1. 열기구의 정의와 원리

2.열기구 전체 질량이 500kg, 1000kg 일 때 열기구의 반지름이 얼마일 때 뜨고 내릴 수 있을까?

본문내용

1. 열기구의 정의와 원리

기구(氣球-Balloon)란, 공기보다 비중이 가벼운 기체의 부력을 이용해서 하늘로 오르는 비행장치를 말한다. 기구의 종류에는 열기구, 가스기구, 로지에르기구 이렇게 세 가지가 있다.
그 중에 공기주머니 안에 있는 공기를 따뜻하게 데워 부양력을 얻는 기구를 열기구라 한다.

공기는 무게가 없는 것으로 느끼지만 실제로 와우～열기구! 3.기구의 부력
1㎥의 공기 무게는 약 1.25kg이다. 그리고 여기에 열을 가하게 되면 공기분자의 활동이 활발해지고 밀도가 희박해져 일정부피의 공기무게는 가볍게 되고, 여기서 발생하는 주변공기와의 밀도차이에서 생성되는 부력으로 기구는 하늘을 나는 것이다.
예를 들어 보통 77 size 라고 하는 77.000 ft³(2180m³)의 3~4 인 승 기구내의 공기무게는 15℃에서 2.6톤 가량이다. 그러나 이것을 100℃정도로 내부온도를 올리면 약 2톤으로 공기무게가 줄어들어 주변공기에 비해 0.6톤의 부력을 발생시킨다. (그림 참조)
열로 인하여 가벼워진 비중으로 뜨게 되는 열기구의 부피는 가스기구에 비하여 매우 크

다. 즉, 수소나 헬륨의 밀도는 더워진 공기보다도 더 희박하기 때문에 동일 부력을 얻어내는 체적이 열기구에 비하여 훨씬 작다. 이런 이유로 같은 상승력을 얻기 위하여 열기구는 가스기구 보다 훨씬 크게 제작되어야 한다.

예) 0.6톤의 상승력을 얻기 위한 상대적 필요체적은 다음과 같다

열기구 : 77,000(2,180㎥)
수소 : 19,000( 538㎥)
헬륨 : 20,500( 580㎥)

여기서 0.6톤(600kg)을 예로 든 이유는, 가장 많이 보급되어있고 일반적인 스
포츠형 열기구77size를 참고하기 위한 것이다. 제작 회사들마다 약간씩의 차이는 있으나, 대부분 생산하는 77size열기구의 최대 부양력 한계(Gross Lift)는 715kg(내부 가열 최고온도 120℃-해수면 기압-상온)이며, 최대 유효탑재량(Payload)은 625kg에 평균을 두고 있다.

2.열기구 전체 질량이 500kg, 1000kg 일 때 열기구의 반지름이 얼마일 때 뜨고 내릴 수 있을까?

⑴기구내부의 공기무게를 따로 생각하지 않았을 경우

:공기의 밀도 :열기구의 부피 :중력가속도 :열기구전체 질량 :열기구의 반지름

⇒「부력=기구무게」일 때 떠오르게 된다.
= 이다. (여기서, 이다.)
→열기구가 완전한 구형이라 가정!
는 약분되고 이다.
따라서 이 된다. (여기서, )
ⓐ일 때
ⓑ일 때

참고자료

· 없음