Physik von Luftballons

Abstract

Mit Luftballons lassen sich die fundamentalen physikalischen Prinzipien der thermodynamischen Stabilität und der spontanen Symmetriebrechung in besonders anschaulicher Weise demonstrieren. Die Berechnung der Materialgleichung für den Druck eines mit Gas gefüllten, kugelförmigen Gummiballons führt auf eine nicht‐monotone Druck‐Radius‐Beziehung. Einem gegebenen Druck können bis zu drei verschiedene Ballonradien entsprechen, deren Stabilität durch die Art der Belastung des Ballons bestimmt wird. Für ein System kommunizierender Luftballons gibt es eine formale Analogie mit Phasenübergängen und Hystereseeffekten, wie man sie auch in anderen physikalischen Systemen beobachtet.