Miért eresztenek le a hélium léggömbök?

A hélium ballonok néhány nap után leeresztenek, még akkor is, ha a szokásos latex léggömbök hetekig megtarthatják alakjukat. Miért veszítik el olyan gyorsan a hélium ballonok a gázt és az emelőképességet? A válasz a hélium természetével és a ballon anyagával kapcsolatos.

Kulcsszavak: Hélium léggömbök

Hélium egy nemesgáz, ami azt jelenti, hogy minden hélium atomnak van egy teljes vegyérték elektronhéj. Mivel a hélium atomok önmagukban stabilak, nem képeznek kémiai kötéseket más atomokkal. Tehát a hélium ballonok tele vannak sok apró hélium atommal. A normál léggömbök levegővel vannak megtöltve, ami többnyire nitrogén és oxigén. Az egyes nitrogén- és oxigénatomok már sokkal nagyobbak és tömegesebbek, mint a hélium atomok, ráadásul ezek az atomok összekapcsolódnak, és N-t alkotnak.

A hélium atomok nagyon aprók – így az atomok véletlenszerű mozgása végül lehetővé teszi számukra, hogy áttaláljanak a ballon anyagán keresztül. diffúziónak nevezett folyamat. Néhány hélium még a ballont lekötő csomón is átjut.

Sem a hélium, sem a léggömbök nem eresztenek le teljesen. Egy bizonyos ponton a gázok nyomása a ballon belsejében és kívül egyaránt azonos lesz, és a ballon egyensúlyba kerül. A gázok továbbra is cserélődnek a ballon falán, de nem zsugorodik tovább.

A levegő lassan diffundál a szokásos latex ballonokon, de a latexmolekulák közötti hézagok elég kicsik ahhoz, hogy hosszú időbe telik, amíg elegendő levegő kiszivárog, hogy valóban számítson. Ha héliumot teszel egy latex ballonba, az olyan gyorsan szétszóródik, hogy a léggömb szinte pillanatok alatt leereszt. Ezenkívül a latex ballon felfújásakor gázzal tölti meg a ballont, és nyomást gyakorol az anyag belső felületére. Egy 5 hüvelykes sugarú ballon felületére nagyjából 1000 font erő hat! Felfújhatsz egy léggömböt úgy, hogy levegőt fújsz bele, mert a membrán területegységére eső erő nem olyan nagy. Még mindig elegendő nyomás ahhoz, hogy a héliumot átnyomja a ballon falán, hasonlóan ahhoz, ahogy a víz átcsöpög egy papírtörlőn.

Tehát a hélium léggömbök vékony fólia ill Mylar mert ezek a léggömbök megtartják formájukat anélkül, hogy nagy nyomásra lenne szükségük és mert a molekulák közötti pórusok kisebbek.

Mi ereszt le gyorsabban, mint egy hélium ballon? A hidrogén ballon. Annak ellenére, hogy a hidrogénatomok kémiai kötéseket képeznek egymással, és H-vé alakulnak₂ gáz, minden hidrogénmolekula még mindig kisebb, mint egyetlen héliumatom. Ennek az az oka, hogy a normál hidrogénatomokból hiányoznak a neutronok, míg minden hélium atomnak két neutronja van.

Már tudja, hogy a ballon anyaga befolyásolja, hogy mennyire tartja jól a héliumot. A fólia és a Mylar jobban működik, mint a latex vagy a papír vagy más porózus anyagok. Vannak más tényezők is, amelyek befolyásolják, hogy a héliumballon mennyi ideig marad felfújva és lebeg.

• A ballon belsejében lévő bevonatok befolyásolják a ballon élettartamát. Egyes hélium ballonokat géllel kezelnek, amely segít hosszabb ideig tartani a gázt a ballonban.
• Hőfok befolyásolja a léggömb élettartamát. Magasabb hőmérsékleten a molekulák mozgása megnő, így a diffúzió sebessége (és a defláció sebessége) nő. A hőmérséklet növelése növeli a gáz által a ballon falára gyakorolt ​​nyomást is. Ha a ballon latex, akkor a megnövekedett nyomásnak megfelelően kitágulhat, de ez növeli a latexmolekulák közötti hézagokat is, így a gáz gyorsabban távozhat. A fóliás ballon nem tud kitágulni, így a megnövekedett nyomás hatására a ballon szétrepedhet. Ha a léggömb nem pattan ki, a nyomás azt jelenti, hogy a héliumatomok gyakrabban lépnek kölcsönhatásba a ballon anyagával, és gyorsabban szivárognak ki.