Een heteluchtballon in de klas?!
De mens beweegt zich op verschillende manieren voort door de lucht. Helikopters en vliegtuigen heb je vast al vaak genoeg voorbij zien (en horen) zoeven. Een luchtballon zie je wat minder vaak, maar is een van de mooiste manieren, én de oudste, om de lucht te doorkruisen. Al in de achttiende eeuw lieten de gebroeders Montgolfier de eerste luchtballon opstijgen en al snel volgden luchtballonvaarten met passagiers.
‘Duwende’ lucht
Het ontwerp van de moderne luchtballon is eenvoudig: de passagiers bevinden zich in een mandje dat onder een grote ballon hangt. Met behulp van een gasvlam wordt de ballon opgeblazen totdat ballon mét mandje gaan zweven. Maar waarom gaat die ballon eigenlijk zweven? Dat komt doordat de lucht die in de ballon zit opgewarmd wordt. Warme lucht is lichter dan koude lucht. Die stijgt daarom op. Als de lucht gevangen wordt in de ballon duwt de warme lucht dus de ballon omhoog. De ‘duwkracht’ van de warme lucht moet zo groot zijn dat hij de zwaartekracht van de ballon met het mandje tegengaat; daarom is een ballon voor meer personen groter. Ook de temperatuur beïnvloedt de stuwkracht: hoe heter, hoe hoger (en ook dat zie je snel genoeg als de ballonvaarder de gasvlam aanzet).
Zelf aan de slag
Chinese lampionnetjes maken gebruik van hetzelfde principe, en met dit principe in je achterhoofd kun je ook zelf een luchtballon maken in de klas. De truc is dus om warme lucht ‘op te vangen’ zodat die het voorwerp dat de lucht vangt omhoog stuwt. De eenvoudigste en veiligste manier om een heteluchtballon te maken is met een vuilniszak en een föhn. Zorg ervoor dat de opening van de vuilniszak niet te groot is: knoop de zijkanten dicht of bind ze dicht met stevig elastiek of een touwtje. Blaas nu met behulp van de föhn hete lucht in de zak; hierbij moet iemand anders de zak rechtop houden zodat de opening netjes naar beneden staat en de zak goed gevuld kan worden met hete lucht. Het duurt wel even voordat de lucht in de zak goed warm is; trek hiervoor een paar minuten uit. Als je denkt dat de vuilniszak vol genoeg zit met hete lucht, kun je hem loslaten en de föhn uitzetten. Als de zak met hete lucht inderdaad lichter is dan de lucht in de klas, stijgt de zak op tot aan het plafond! In dit filmpje zie je deze proef in actie.
Zoals eerder uitgelegd moet de stuwende kracht van de hete lucht groter zijn dan de zwaartekracht die aan de vuilniszak ‘trekt’. Daardoor zijn er verschillende factoren om rekening mee te houden, zoals: hoe zwaar is de vuilniszak en hoeveel hete lucht past er in? Hoe heet is de lucht die erin geblazen wordt? Hoe snel koelt de lucht in de zak weer af? Laat leerlingen hiermee experimenteren. Bij sommige demonstraties wordt in plaats van een föhn een gasbrander gebruikt. Hierdoor wordt de lucht in de zak veel heter, maar dit is uiteraard een methode om heel voorzichtig uit te voeren!
Met een echte vlam
Voor de bovenbouw en onder goede begeleiding is het ook mogelijk om een ballon te maken die wat meer op een echte luchtballon lijkt. Hierbij maak je gebruik van een vuilniszak, lampenolie, wc-papier, ijzerdraad en een vuurbestendig bakje. Met het ijzerdraad hang je het bakje onder de opening van de vuilniszak. Vervolgens dient het wc-papier, gedrenkt in lampenolie, als vlam om de lucht in de vuilniszak op te warmen. De vuilniszak wordt buiten op een ‘houder’ gezet (vier ijzeren pinnen) en het wc-papier aangestoken. Met een beetje hulp stijgt de zak uiteindelijk op van de houder. In dit filmpje zie je een heel duidelijk stappenplan. Let wel op: het is heel belangrijk om te vuilniszak later op te kunnen ruimen en geen gevaarlijke situaties te laten ontstaan. We raden het daarom af om, zoals in het filmpje, een dubbel wc-papiertje te gebruiken. Beter is het om deze luchtballon minder ‘brandstof’ te geven zodat je hem niet uit het oog verliest en hij maar een klein stukje wegzweeft. Voer deze truc ook niet uit bij veel wind. Op deze manier kun je de ballon op het schoolplein houden en naderhand netjes opruimen.
door Karlijn Keessen