Le mongolfiere sono dispositivi di varie dimensioni generalmente utilizzati per viaggi aerei o per scopi di intrattenimento. Possono essere realizzati in molte forme, ma la maggior parte possiede caratteristiche simili. Per realizzare una mongolfiera, un individuo deve solitamente avere una borsa di tessuto, un cesto e una fonte di fiamma libera. Quest’ultimo oggetto pompa aria calda nella borsa e la fa galleggiare. Potrebbe essere necessaria una licenza per la costruzione di mongolfiere commerciali, mentre i modelli di mongolfiere possono essere realizzati con oggetti domestici comuni come candele e sacchetti di carta.
Questi oggetti furono realizzati per la prima volta alla fine del XVIII secolo in Francia. Mentre le prime versioni richiedevano la propulsione a vento e le versioni più moderne possono essere spostate con altre fonti di energia, la struttura di base del pallone è rimasta. Ogni varietà deve avere un contenitore per l’aria calda chiamato busta. Un cesto più piccolo, o gondola, viene utilizzato per trasportare pesi come i passeggeri umani. Naturalmente, il componente principale per realizzare una mongolfiera è la fonte di calore: una fiamma libera.
Un individuo che desidera realizzare una mongolfiera su larga scala avrà bisogno di questi componenti di base. Le buste sono in genere ricavate da sacchetti di gas in tessuto realizzati con sostanze sintetiche come nylon o poliestere. Questo materiale deve essere tagliato in singoli pannelli prima che i pannelli vengano uniti tra loro tramite cucitura. Inoltre, sulla superficie del tessuto possono essere applicati rivestimenti protettivi. Il componente per il trasporto dei passeggeri è fissato al pallone con una sostanza ad alta resistenza nota come nastro di carico strutturale.
Per far galleggiare una mongolfiera, nella parte inferiore della forma del palloncino deve essere lasciata un’apertura, chiamata gola o bocca, per l’ingresso dell’aria calda. Inoltre, un bruciatore deve essere apposto sull’apertura sopra il cestello. Questo bruciatore crea una fiamma che di solito è sostenuta da un gas liquido chiamato propano. Mentre questa fiamma è la principale fonte d’aria, le mongolfiere commerciali spesso devono essere almeno parzialmente gonfiate da aria fredda in anticipo. Il pilotaggio e la navigazione possono essere ottenuti con l’aggiunta di prese d’aria che rilasciano determinate quantità di aria calda dall’involucro.
L’invenzione delle mongolfiere ha avuto successo grazie a un ragionamento scientifico di base. La ricerca e la sperimentazione rivelano che l’aria fredda è più pesante dell’aria più calda. Quando una fiamma illumina l’area sotto il palloncino, o busta, si raccoglie e diventa molto calda perché l’aria è intrappolata. L’aria che circonda il pallone è più fredda e, quindi, ha più peso e densità. Questa discrepanza consente all’aria contenuta all’interno del pallone di salire e galleggiare lungo la sorgente d’aria più fredda.
Come esperimento di apprendimento, gli individui possono anche realizzare una mongolfiera su piccola scala. Questo processo implicherebbe la simulazione dei diversi componenti di una vera mongolfiera per realizzare un modello. Ad esempio, la proprietà di riscaldamento ad aria calda e la gondola potrebbero essere ricreate tramite una candela e un foglio di alluminio. Se un individuo ottiene due rotoli separati di foglio di alluminio e poi fissa la candela al centro di queste strutture adiacenti, questo funzionerà come sostituto per le strutture. Un sacchetto di carta può quindi essere posizionato sopra il dispositivo per fungere da palloncino, in modo che quando si accende la candela, il sacchetto si alzi.