Química Geral

Os balões de competição sobem porque a densidade do ar quente no interior do balão é menor que a do ar externo.

Não entendi. Se o ar externo é mais denso , a pressão atmosférica, ou seja a coluna de ar empurrando o balão pra baixo deveria impedir que ele subisse.
Alguém me explica?

Olá.

O balão sobe porque a força do empuxo [tex3]\vec{E}[/tex3] é maior do que a força peso [tex3]\vec{P}[/tex3] do balão

É basicamente aquela "regrinha" que ensinam na escola: "o mais denso desce e o menos denso sobe"
Explicando melhor, como o snooplammer disse
[tex3]E_{mpuxo}>P_{peso}[/tex3]
[tex3]d_{ar}\cdot V\cdot\cancel{g}>\underbrace{m_{balão}}_{m=d\cdot v}\cancel{g}[/tex3]
[tex3]d_{ar}\cdot \cancel{V}>d_{balão}\cdot \cancel{V}[/tex3]
[tex3]d_{ar}>d_{balão}[/tex3]

Note que se o empuxo é maior que o peso, a densidade do ar tem que ser maior que a do balão

lincoln1000, empuxo aprende em física?

MafIl10, se o lincoln1000 me permite dizer, Empuxo se aprende em Física, especificamente em Hidrostática

Isso, empuxo é trabalhado na física, não vi que o tópico estava no fórum de química, mas não sei se tem alguma maneira de explicar isso "quimicamente"

Vou deixar aberto o tópico por um tempo e esperar se alguém tem uma explicação química. Muito obrigado!

Talvez queira se referir ao aquecimento do ar nos balões. Devido a isso as moléculas do ar no interior do balão são mais espaçadas entre elas do que se fosse comparar com o ar exterior. Com isso a densidade diminui, fazendo o balão subir.

De forma mais detalhada, quando é fornecido calor para o gás, aumenta-se a velocidade das partículas, consequentemente aumentando as colisões com as paredes do recipiente (balão) e dessa forma aumentando a pressão. Como o balão é aberto na parte de baixo, parte das moléculas do gás escapam para o exterior, fazendo com que a pressão no interior do balão tenda a se igualar com a atmosférica. Agora, havendo um menor número de partículas em um mesmo volume, sua densidade será menor, fazendo o balão subir. Mas, caso cesse o aquecimento do gás no interior do balão, lentamente a temperatura voltará à anterior, diminuindo a pressão e, assim, fazendo com que entre mais moléculas de gás no "recipiente", aumentando a densidade.

Tentei explicar a situação, mas caso alguém encontre algum erro que passou batido não hesite em corrigir.

Mas, sinceramente, esse é um assunto que de certa forma tem tanto em física quanto em química, pelo menos ao meu ver.

alevini98, exatamente a dúvida é porque uma menor densidade faz ele subir?
Se a força da gravidade atrai ele pra baixo mais a pressão atmosférica que é mais densa e empurra ele também...

Seguinte, repare neste bloco imerso no ar.

: sds.png (8.21 KiB) Exibido 1756 vezes

Para entender isso você precisa saber:
[tex3]m=d. V\rightarrow Massa=Densidade*Área[/tex3]
[tex3]P=\frac{F}{A}\rightarrow Pressão=Força/Área[/tex3]
[tex3]P=d.g.h\ \rightarrow Pressão\ hidrostática[/tex3]

O ar exerce pressão nele de todos os lados, repare que [tex3]P_{b}>P_{a}[/tex3] , quanto mais fundo, maior a pressão. Logo, para o objeto subir, a força da pressão exercida embaixo ([tex3]P_b[/tex3] [de baixo para cima]) deve ser maior que a força exercida pela pressão de cima ([tex3]P_a[/tex3] [de cima para baixo]) + a força do peso, vamos equacionar isso:
[tex3]\underbrace{F_b}_{Força\ da\ pressão\ P_b}>\underbrace{F_a}_{Força\ da\ pressão\ P_a}+\underbrace{P}_{Força\ peso}\rightarrow Condição\ para\ o\ objeto\ subir[/tex3]

A força da pressão é dada por:
[tex3]P=\frac{F}{A}\rightarrow \boxed{F=P.A}[/tex3]
[tex3]A=área\ do\ bloco\ onde\ se\ aplica\ a\ pressão[/tex3]

Note que até agora não vimos nada sobre densidade, a partir de agora você vai perceber:
[tex3]
\boxed{
d_{ar}=densidade\ do\ ar\\
h_a=profundidade\ da\ P_a\\
h_b=profundidade\ da\ P_b
}
[/tex3]
[tex3]F_b>F_a+P[/tex3]
[tex3]P_bA>P_aA+mg[/tex3]
[tex3]d_{ar}\cancel{g}h_{b}A>d_{ar}\cancel{g}h_{a}A+m\cancel{g}[/tex3]
[tex3]d_{ar}h_{b}A>d_{ar}h_{a}A+m[/tex3]
[tex3]d_{ar}h_{b}A-d_{ar}h_{a}A>m[/tex3]
[tex3]d_{ar}A(h_{b}-h_{a})>m[/tex3]

Note que [tex3]h_{b}-h_{a}[/tex3] é exatamente a altura do bloco, vamos chamar de [tex3]H[/tex3]
[tex3]d_{ar}A.H>m[/tex3]
[tex3]d_{ar}A.H>d_{bloco}.V[/tex3]

Lembrando que [tex3]V=A.h[/tex3]
[tex3]d_{ar}\cancel{A.H}>d_{bloco}.\cancel{A.H}[/tex3]
[tex3]d_{ar}>d_{bloco}[/tex3]

Chegamos a conclusão de que para satisfazer a condição do objeto subir, a densidade do ar deve ser maior que a densidade do objeto, o que eu fiz foi exatamente na primeiro explicação, só que explicando melhor os conceitos.

Se tiver alguma dúvida só perguntar.

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