Globus fins a l’estratosfera

La indústria catalana és líder mundial en la fabricació de globus aerostàtics, usats per a l’esport i el turisme. Pujarem fins a 6.000 metres amb un globus fet a Igualada i veurem com la temperatura i l’oxigen disminueixen ràpidament amb l’altitud. Davant d’aquestes dificultats, us atreviríeu a pujar en globus fins a l’estratosfera, a 36 kilòmetres d’altitud? Això ja no és una utopia: una empresa amb seu a Barcelona ha començat les proves per dur turistes allà dalt, a contemplar la vasta curvatura del planeta i la negror de l’espai exterior. Hi intervenen Àngel Aguirre i Miquel Mesegué de Kon-Tiki, José M. López Urdiales de Zero2infinity i Josep M. Lladó d’Ultramagic.

El globus va ser el primer invent amb què la humanitat va volar i, malgrat que actualment hi ha avions, helicòpters o, fins i tot, coets, el globus continua tenint un espai al cel. Amb globus podem viatjar a un ritme més pausat, o viure una activitat d’aventura, en estret contacte amb el paisatge i l’atmosfera. El reporter Pere Renom i els pilots de Kon-Tiki Àngel Aguirre i Miquel Mesegué s’han marcat el repte de fer un vol d’altitud i ascendir a 6.000 metres. Han d’anar abrigats, perquè trobaran temperatures molt baixes, porten oxigen per respirar i tenen una previsió meteorològica molt acurada de les diferents capes atmosfèriques que travessaran. Com diu en Pere “és sorprenent constatar la velocitat amb què s’abandonen les condicions amables a la vida per penetrar en l’àmbit de la supervivència”. I aviat serà possible anar fins i tot més enllà dels límits per a la vida. L’empresa Zero2infinity està desenvolupant un projecte per portar persones fins a l’estratosfera, a 36 km d’altitud. Allà dalt, per damunt del 99,5% de la massa de l’atmosfera, còmodament instal·lats en una cabina pressuritzada, els passatgers podran contemplar una part del nostre planeta i ser conscients que la Humanitat i la resta dels éssers vius compartim destí. Una perspectiva que, segons els astronautes, canvia la vida.

Els globus de gasos lleugers
Quant espai ocupa un gas? Tot. Tot el que pot… i més! …Si en té l’oportunitat. De fet, a més d’ocupar tot el recinte on és, un gas es dedica a empènyer les parets cap enfora no fos que pugui fer-se una mica més de espai. Aquesta empenta que exerceix sobre les parets del recinte és la pressió. A més, si l’escalfem, les seves molècules encara vibraran més ràpid, empentarà més fort cap enfora, augmentarà la pressió. Però si diem que empenta cap enfora, que vol créixer… Perquè no creix? L’aire que hi ha dins d’un globus voldria expandir-se i ocupar el màxim d’espai possible però l’aire que hi ha a fora també vol ocupar el màxim d’espai possible i voldria que tot aquest espai fos per ell. I així s’arriba a un equilibri entre la pressió expansiva de l’aire de dins del globus i la pressió compressiva de l’aire de l’atmosfera cap el globus. Volum i pressió estan relacionades segons una llei fonamental dels gasos, que diu que la Pressió pel Volum depèn només de dues coses: de la quantitat de gas –n- i de la Temperatura multiplicada per l constant R. A més quantitat de gas -o a més temperatura- més pressió o més volum, o les dues coses a l’hora. Lògicament, si hi ha més quantitat de gas les seves molècules ocuparan més espai (volum) o bé estaran més “apinyades” (més pressió) però també si augmentem la temperatura les molècules vibraran més i al moure’s més voldran ocupar més i picaran més fort a les parets (també més pressió)
I ara que hem dit que la pressió pel volum depèn només de la quantitat de gas i de la temperatura, una pregunta: A la mateixa pressió i temperatura…i suposant el mateix número de molècules… ¿què ocupa més espai, l’hidrogen en forma de gas – dos àtoms- o el butà, que esta composat per quatre carbonis i deu hidrògens? Doncs, sorprenentment: ocupen el mateix!!! El volum que ocupen no depèn de la mida de la molècula. Només depèn del nombre de molècules. Els dos ocuparan el mateix, però, això sí, el butà, pesarà més i l’hidrogen menys. Per això, quan un globus s’omple de qualsevol gas més lleuger que l’aire, puja. Perquè ocupant el mateix pesa menys, de fet, més que impulsar-se amunt, sura.

El globus d’aire calent
“L’aire calent pesa menys”…”i per això puja…” Hi estem d’acord? Doncs, no, no pesa menys. Si tenim dos recipients rígids que són idèntics i que contenen la mateixa quantitat d’aire, per més que escalfem un dels dos recipients aquest continuarà pesant exactament el mateix que abans i que l’altre recipient. Un quilogram d’aire pesa un quilogram tant si és fred com calent. Perquè un recipient pesi més que l’altre hauria d’augmentar el nombre de molècules d’aire que conté, però no és el cas. El que varia amb la temperatura és la pressió que hi ha dins del recipient. Com més calent sigui el gas, més pressió interna hi haurà al contenidor si aquest és rígid i hermètic. I és que l’aire calent voldria ocupar més espai, més volum, però no pot a causa de la rigidesa de l’ampolla. Per això, per més que l’escalfi l’ampolla no surarà en l’aire. Quina és la diferència entre una ampolla tancada i un globus d’aire calent?
El globus té una capacitat màxima, un volum que no podrà augmentar. Però té un forat a la base. Analitzem què passa quan alguna cosa -com una pastilla inflamable- escalfa l’aire de l’interior…el fa augmentar de volum. Dilata l’aire, però el volum del globus no varia. En conseqüència, arriba a un punt que el gas no hi cap tot i s’escapa pel forat. No és que l’aire calent pesi menys, és aquest volum el que pesa menys, perquè hi ha menys matèria que la que hi havia abans. I -això sí que ho tenim clar- si pesa menys que el seu entorn, surarà en aquest fluid que és l’aire i pujarà.