La mongolfiera è un’enorme bolla d’aria calda che vola seguendo le correnti d’aria.

I fratelli Jacques-Étienne e Joseph-Michel Montgolfier, osservando come i fogli di carta si sollevano per effetto dell’aria calda, nel 1782, costruirono la prima mongolfiera con un cubo di seta che si sollevò fino al soffitto. L’anno successivo il loro pallone aerostatico raggiunse quasi i 2.000 m.

Affinché una mongolfiera possa galleggiare e vincere così la forza di gravità, bisogna ridurre la densità scaldando l’aria. Il peso specifico risulta così minore di quello dell’aria fredda all’esterno dell’involucro e la mongolfiera può volare grazie alla spinta di Archimede:  ogni corpo immerso in un fluido (l’aria è un fluido) riceve una spinta verso l’alto pari al peso del volume del fluido spostato, e se tale spinta è maggiore del peso della mongolfiera, allora questa inizia a sollevarsi.

La mongolfiera galleggia perché l’aria dentro il pallone è riscaldata: aumentando la temperatura, a parità di pressione, il volume di un gas aumenta e occupa più spazio. La densità risulta quindi inferiore rispetto all’aria esterna che ha una temperatura più bassa. Tutto ciò  non è altro che un’applicazione della legge dei gas. 

Un piccolo esperimento:

Per ricreare in casa l’effetto mongolfiera, basta prendere una bustina del tè, aprirla e toglierne il contenuto. Con la carta della bustina si forma un cilindro aperto alle estremità e lo si mettetelo in verticale su un piatto. Dopo aver dato fuoco all’estremità superiore,  quando la carta sarà quasi bruciata del tutto, vedrete che si  solleverà. Il fuoco riscalda l’aria all’interno e sopra il cilindro; le molecole di aria calda si muovono più velocemente e occupano più spazio e salgono, mentre quella fredda va a occupare lo spazio liberato. Si crea così una corrente, un moto ‘convettivo’, che contribuisce, insieme alla spinta di Archimede, a sollevare e far volare la nostra mongolfiera.

Joseph Louis Gay-Lussac

Le mongolfiere sono state fondamentali per lo studio del comportamento dei gas.  Joseph Louis Gay-Lussac (porta il suo nome la legge isocora, in cui si afferma che temperatura e pressione sono direttamente proporzionali) fece avventurose ascensioni in mongolfiera per rilevare le caratteristiche chimico-fisiche dell’atmosfera a diverse altezze. L’ascensione più celebre, effettuata il 16 settembre 1804, lo portò fino a 7016 metri sul livello del mare, senza bombole d’ossigeno e protezioni di altro genere.  Un’immagine totalmente lontana da quella a cui siamo abituati: scienziati alle prese con alambicchi e provette.