Хелиевите балони изпадат след няколко дни, въпреки че обикновените балони от латекс, пълни с въздух, могат да поддържат формата си седмици. Защо балоните с хелий губят газта и повдигането си толкова бързо? Отговорът е свързан с естеството на хелия и материала на балона.
Ключови заведения: Хелиеви балони
- Балоните с хелий плават, защото хелият е по-малко плътен от въздуха.
- Балоните с хелий изпадат, защото атомите на хелий са достатъчно малки, за да се плъзгат между пространствата в материала на балона.
- Балоните с хелий са Mylar и не са гумени, тъй като има по-малко пространство между молекулите в Mylar, така че балонът остава по-дълго надут.
Хелий Versus Air в балони
хелий е благороден газ, което означава, че всеки хелиев атом има пълен валентна електронна обвивка. Тъй като хелиевите атоми са стабилни сами по себе си, те не образуват химически връзки с други атоми. И така, хелиевите балони са пълни с много малки хелиеви атоми. Редовни балони се пълнят с въздух, което е най-вече азот и кислород
. Единичните азотни и кислородни атоми вече са много по-големи и по-масивни от хелиевите атоми, плюс тези атоми се свързват заедно, за да образуват N2 и О2 молекули. Тъй като хелият е много по-малко масивен от азота и кислорода във въздуха, хелиевите балони плават. По-малкият размер обаче обяснява и защо хелиевите балони се изпаряват толкова бързо.Хелиевите атоми са много малки - толкова малкото случайно движение на атомите в крайна сметка им позволява да намерят път през материала на балона през процес, наречен дифузия. Някои хелий дори намира своя път през възела, който връзва балона.
Нито хелиевите, нито въздушните балони изпадат напълно. В един момент налягането на газовете както от вътрешната, така и от външната страна на балона става еднакво и балонът достига равновесие. Газовете все още се обменят през стената на балона, но това не се свива повече.
Защо балоните с хелий са фолио или милар
Въздухът бавно се дифундира чрез обикновените батерии от латекс, но пролуките между латексовите молекули са достатъчно малки, че отнема много време, за да изтече достатъчно въздух, за да има наистина значение. Ако поставите хелий в балон от латекс, той се разсейва толкова бързо, че балонът ви ще се изпусне до нула време. Също така, когато надувате балон от латекс, напълвате балона с газ и оказвате натиск върху вътрешната повърхност на материала му. 5-инчов балон с радиус има приблизително 1000 килограма сила, упражнена върху повърхността му! Можете да надуете балон, като издухате въздух в него, защото силата за единица площ на мембраната не е толкова голяма. Все още е достатъчно налягане, за да прокара хелий през стената на балона, подобно на това как водата капе през хартиена кърпа.
Така че, балоните с хелий са тънко фолио или Mylar защото тези балони поддържат формата си, без да е необходимо голямо налягане и защото порите между молекулите са по-малки.
Водород срещу хелий
Какво се изпуска по-бързо от балон с хелий? А водород балон. Въпреки че водородните атоми образуват химически връзки помежду си, за да станат Н2 газ, всяка водородна молекула е все още по-малка от един хелиев атом. Това е така, защото нормалните водородни атоми нямат неутрони, докато всеки хелиев атом има два неутрона.
Фактори, които влияят колко бързо се дефилира балий с хелий
Вече знаете, че материалът на балона влияе върху това колко добре задържа хелия. Фолиото и Mylar работят по-добре от латекс или хартия или други порести материали. Има и други фактори, които влияят колко дълго балонът с хелий остава надут и плува.
- Покритията от вътрешната страна на балона влияят колко дълго трае. Някои балони с хелий се третират с гел, който помага за задържането на газ вътре в балона.
- температура влияе колко дълго трае балонът. При по-висока температура движението на молекулите се увеличава, така че скоростта на дифузия (и скоростта на дефлация) се увеличава. Повишава температурата също така увеличава налягането, което газът упражнява върху стената на балона. Ако балонът е латекс, той може да се разшири, за да побере повишеното налягане, но това също увеличава пролуките между молекулите на латекса, така че газът може да излезе по-бързо. Балонът от фолио не може да се разшири, така че повишеното налягане може да доведе до спукване на балона. Ако балонът не изскочи, налягането означава, че хеловите атоми взаимодействат по-често с материала на балона, изтичайки по-бързо.