Тёплый воздух используется в воздушном шаре благодаря его свойству подниматься вверх, что связано с изменением плотности воздуха при нагревании. Основной принцип, лежащий в основе работы воздушного шара, — это закон Архимеда, который гласит, что выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость или газ тело, равна весу вытесненной этим телом жидкости или газа.
Когда воздух внутри оболочки воздушного шара нагревается, он расширяется, что приводит к уменьшению его плотности по сравнению с окружающим более холодным воздухом. Поскольку плотность тёплого воздуха меньше, чем плотность холодного воздуха, он начинает подниматься. Это и создаёт подъёмную силу, которая позволяет воздушному шару взлететь.
Подъем воздушного шара прекращается, когда выталкивающая сила становится равной силе тяжести, действующей на шар, включая массу оболочки, корзины и пассажиров. Это происходит, когда температура воздуха внутри шара снижается до такой степени, что его плотность становится равной плотности окружающего воздуха. В таком состоянии шар достигает своего уровня плавучести и прекращает подниматься.
Если требуется подняться выше, пилот может снова нагреть воздух в оболочке при помощи горелки, увеличивая подъёмную силу. Обратный процесс, снижение шара, осуществляется за счёт охлаждения воздуха внутри оболочки либо путём сброса горячего воздуха через специальный клапан.