Meteo "física pura"

Originalmente publicado por Itaca2

Un globo de gas que, a nivel del mar es más ligero que el aire, efectivamente asciende. Y aquí aparecen varios fenómenos y de formas diferentes.
Primero debemos tener en cuenta que el propio globo efectúa una cierta presión sobre el gas interior, que estará a más presión que la atmosférica y que, a medida que el globo asciende, el volumen del globo varía para adaptarse a la disminución de presión exterior.
Segundo, el gas interior, como consecuencia de ello sufre una expansión (aumento de volumen). Esta expansión puede ser muy rápida (adiabática) con lo cual no hay intercambio de calor con el exterior o muy lenta (isotérmica) de modo que en todo momento la temperatura del gas será la misma que la del entorno. En el caso adiabático la expansión del gas producirá además un enfriamiento de éste que aumentará su densidad, frenando el ascenso. Esto son casos extremos y la realidad no será ni uno ni otro, será uno intermedio. De hecho la ascensión del globo se inicia rápidamente (por la diferencia de densidades a nivel del mar) y se va frenando hasta volverse lenta e isotérmica debido a la menor diferencia de densidades (menos empuje) y al enfriamiento del gas del interior.
Ascendiendo, se llegará a una altura en la que se cumplirá el principio de Arquímedes con el globo y el aire: el peso del gas del globo más el propio globo serán iguales al volumen de aire desalojado. Entonces se parará el globo y dejará de ascender.
Existe también la posibilidad de que, al expandirse el globo lo haga más allá de los límites elásticos del globo y explote , con lo cual se acabó el experimento

Mi tocho no ha llegado al nivel del de Tropelio pero ... todo se andará

Ahora me toca a mi ponerte un pequeño "pero" a tu explicación, por otra parte correcta. La expansión adiabática del globo no puede nunca producir un aumento de la densidad en su interior: el globo contiene siempre la misma cantidad de aire y si se expande su volumen aumenta, de manera que su desnidad disminuye, nunca aumenta. Lo que ocurre es que puesto que la temperatura dentro del globo NO es igual a la temperatura del aire fuera del globo en el que éste flota, resulta que la densidad del aire fuera disminuye más rápidamente de lo que disminuye la densidad del aire dentro del globo (ambos están a la misma presión, la presión atmosférica del nivel al que se encuentra el globo, con una pequeñísima corrección debida a la curvatura del globo, pero ese es otro asunto). Así que, efectivamente y como tu dices, el globo va perdiendo empuje a medida que asciende porque la diferncia de densidad entre fuera y dentro es cada vez menor, aunque ambas densidades disminuyen.

Saludos,
Tropelio