No estoy seguro en qué nivel de grado está trabajando, así que perdóneme si esta explicación parece demasiado simplificada:
los globos de aire caliente utilizan el efecto de "desplazamiento". Cuando el aire se calienta, las moléculas de aire se mueven más rápido y se separan más, por lo que se vuelven menos densas. El aire en el exterior del globo permanece a la misma temperatura y densidad. Esto hace que el aire atrapado en el globo se eleve a un lugar donde la densidad del aire es igual. También es la razón por la que un globo no flota hacia el espacio, ya que el aire fuera del globo se vuelve menos denso que el aire dentro del globo no sube más alto.
Aquí hay un buen artículo sobre la densidad del aire:
www.usatoday.com