熱気球の中の熱い空気の重さは？

2.6トン5,730 lb

一般的な2,800m³の熱気球の中にある熱い空気の重さは、約2.6トンです。同じ空間を20℃の外の空気で満たすと約3.4トンになり、その差の約700〜870kgが、球皮、バスケット、バーナー、乗客を持ち上げる力になります。

ほかのモノと比べると

気球の中の空気の重さ

キャメロンZ-750の熱い空気（99℃）2万1238m³。キャメロンの型式証明で最大の気球	20.1トン44,300 lb
2,800m³の球皮を満たす外の冷たい空気20℃、海面の高さ	3.41トン7,520 lb
2,800m³の気球の熱い空気（99℃）浮力は723kg	2.69トン5,920 lb
2,800m³の気球の熱い空気（120℃）許される最高温度。浮力は867kg	2.54トン5,600 lb
コルト17Aの熱い空気（99℃）498m³。同じ型式証明で最小の気球	472 kg1,040 lb

熱い空気でも何トンもある理由

熱い空気は冷たい空気より軽いものの、重さがないわけではありません。20℃、海面の高さで、空気は1立方メートルあたり約1.204kg。99℃に温めると1立方メートルあたり0.949kg、120℃では0.898kgになります。気球は下が開いているので、中の空気が温まって膨らむと一部があふれ出し、残った空気は薄くなります。

最もよく使われる気球の大きさは約2,800m³です。99℃の空気で満たすと、中の空気は2,686kg、120℃なら2,542kg。このページの2.6トンはその中間で、約110℃の空気にあたります。同じ球皮を20℃の外の空気で満たせば、3,410kgになります。

気球はどれくらい持ち上げられる？

浮力は、球皮が押しのける外の空気の重さから、中の熱い空気の重さを引いたものです。2,800m³を99℃に温めると723.5kg、120℃なら867.3kgまで増えます。球皮、バスケット、バーナー、プロパンガス、そして人まで、すべてをこの中に収めなければなりません。

パイロットは、ただ温め続ければいいわけではありません。キャメロンの型式証明では、ナイロンの生地を守るため、球皮の温度は120℃を超えてはならないとされています。この制限内で飛べば、球皮はふつう400〜500時間もち、その後は生地の張り替えが必要になります。キャメロンの10万立方フィート（約2,800m³）の気球の場合、球皮まですべて含めた最大離陸重量は907kgと認定されています。この大きさの気球には3〜5人が乗れます。

小さな気球ととても大きな気球

コルトとサンダーのブランドも含むキャメロンの型式証明には、最大離陸重量わずか160kgのコルト17A（498m³）から、5,103kgのZ-750（2万1238m³）までの気球が載っています。99℃に温めると、小さな方の空気は約470kg、Z-750の空気は約20トンです。1万7000m³までの観光用気球なら、20人をゆうに超える乗客を乗せられます。

それに比べると、球皮そのものは軽いものです。キャメロンは約2,974m³、高さ20mのZ-105の標準重量を113kgとしています。中に入る空気の20分の1にも届きません。