Versuche mit Luftballons

Versuch 7: Versuch zum Luftdruck

Im Versuchsaufbau gemäß Bild 8 wird der Gummistöpsel G von der Öffnung B entfernt und dann Luft in den Ballon geblasen. Bei zugehaltener Öffnung A wird die Öffnung B verschlossen, anschließend wird die Öffnung A wieder freigegeben.

Beobachtung und Erklärung: Der offene Luftballon behält seine ursprüngliche Form, obwohl der Druck p im Inneren des Ballons so groß wieder äußere Luftdruck p ist. Dieser scheinbare Widerspruch läßt sich erklären, wenn man die gesamten Druckverhältnisse beachtet. Der Luftballon befindet sich im Gleichgewicht, wenn gilt:

p_k + p_G = p_i = p_l'

wobei p_k der Luftdruck im verschlossenen Behälter und p_G der sich aus der Rückstellkraft des Gummis ergebende Druck sind. Wird der Behälter nach dem Aufblasen des Ballons verschlossen und die Öffnung A freigegeben, so entweicht aus dem Ballon so viel Luft, bis der nun geringere Luftdruck p_k zusammen mit dem Druck p_G so groß wie der äußere Luftdruck p_l' ist. Der Luftballon behält also nicht vollständig seine ursprüngliche Form - wie oben behauptet - sondern wird etwas kleiner. Diese Volumenverringerung ist allerdings kaum zu beobachten.

Bild 8
Die Luft entweicht nicht, obwohl der Luftballon nicht verschlossen ist.