一个装有真空的金属球会浮起来吗?

5月30日

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飞行中的飞艇

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问题

如果你吸出所有的空气,在里面制造一个真空,有没有可能让一个中空的金属球体漂浮起来呢?

回答

我们采访了《裸体天文学》的多米尼克·福特。

多米尼克-是的,肯定会的。重要的是球的平均密度加上它里面的东西是大于还是小于它将漂浮在其中的水的密度。举个例子,一艘船会漂浮,因为虽然船是由钢铁制成的,而且很重,但它里面也有空气,空气的密度比它漂浮的水小得多,所以一艘船作为一个整体会漂浮。

现在,如果你拿一个球体,球体外面的金属会比水重得多,但是因为里面没有任何东西,这对密度没有影响。所以它的平均密度很低。所以它会浮起来。它实际上比用氢气或氦气来填充更容易浮起来,尽管它们比空气轻,但它们仍然有质量,比真空的质量大,而真空的质量什么都没有。

克里斯-没错。这是一个很好的派对问题,不是吗?哪个会浮得更多,一个充满空气的密封桶,一个充满氢气的密封桶,还是一个真空的桶?大多数人会选择氢气,但实际上,真空是漂浮得最好的!

多米尼克-是的,当然。你不会经常看到桶里装满了真空,因为从桶里吸空气太难了!

评论

我也想知道真空对浮力的可行性,以帮助飞行汽车。我的直觉是,没有任何材料可以克服压力的挑战。但有两个想法:1)那么,真正的问题是不是真空与氦气相比的百分比增益(节省空间?),因为氦气已经可行了。2)与其他技术奇迹相比,仅仅找到一种可以承受真空的材料解决方案,与编辑DNA相比,是不是显得相当平淡?也许这是个坏例子,但你明白我的意思。我读到结论,即使戴蒙德也不会这么做。但是,如果这个问题看起来很奇怪,有一个“形而上学的不合逻辑”的地位,而真空是一个特殊的,空间的,空间的东西。

所以我只是做了我自己的研究和计算,考虑到波音747的重量约为368吨,达到零重量所需的纯零空气排气量(由真空提供)将是惊人的9.21立方英尺。然而,目标不一定是零,而只是整体重量的显着减少。尽管如此,考虑到总重量,在商用飞机上实施真空技术似乎不太可能产生明显的影响,除非进行重大的重新设计,可能会避开所有目前使用的材料,比如钢,转而使用更轻的材料。也许在未来,我们会在碳纳米管或一些尚未发现的材料能够弥合思想实验和现实之间的差距,关于这种技术的可行性。

这不是一个新想法:https://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_airship
没有一种已知的材料可以达到在地球大气中发生这种情况所需的强度重量比。

上面的答案反映了我自己的怀疑,但它让我怀疑一个足够大的容器,由足够轻的材料制成,里面有真空,是否会漂浮在空气中。例如,如果你做一个薄壁刚性塑料球,重量小于0.08磅,体积大于1立方英尺,它会漂走吗?由于空气的重量约为0.08磅/立方英尺,逻辑上似乎是这样的,但这似乎是不可能的。是否有一些物理规则说,任何已知的地球物质,在必要的尺寸上,在足够大的体积上,在足够低的质量上,漂浮在空气中,必然太脆弱,无法支撑内部的真空?如果不是这样,为了降低燃料成本,将这种装置安装到飞机上似乎是有用的。想象一下,一架客机的机翼、机尾、机身壁和机头的重量都小于空气,这样整个飞机的重量就减轻了,因此需要更少的能量(即燃料)来实现和保持飞行。

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