Балони са хелијумом се испухују након неколико дана, иако обични балони од латекса напуњени ваздухом могу задржати свој облик недељама. Зашто балони са хелијумом тако брзо губе гас и подизање? Одговор има везе са природом хелијума и материјала балона.
Кључни за понети: Балони са хелијумом
- Балони са хелијумом плутају јер је хелијум мање густоће од ваздуха.
- Балони са хелијумом се испухују јер су атоми хелијума довољно мали да клизе између простора у материјалу балона.
- Балони са хелијумом су милар, а не гумени јер има мање простора између молекула у милару, тако да балон дуже остаје надуван.
Хелијум против ваздуха у балонима
Хелијум је племенити гас, што значи да сваки атом хелијума има пун валентни електронски омотач. Пошто су атоми хелијума стабилни сами по себи, они не формирају хемијске везе са другим атомима. Дакле, балони са хелијумом су испуњени са пуно сићушних атома хелијума. Обични балони су напуњени ваздухом, што је углавном азот и кисеоник. Појединачни атоми азота и кисеоника су већ много већи и масивнији од атома хелијума, плус ови атоми се везују заједно да формирају Н
2 и О2 молекуле. Пошто је хелијум много мање масиван од азота и кисеоника у ваздуху, балони са хелијумом лебде. Међутим, мања величина такође објашњава зашто се балони са хелијумом тако брзо испухују.Атоми хелијума су веома сићушни - тако мали да их насумично кретање атома на крају омогућава да пронађу пут кроз материјал балона кроз процес који се назива дифузија. Неки хелијум чак проналази пут кроз чвор који везује балон.
Ни хелијум ни ваздушни балони се не испуштају у потпуности. У неком тренутку, притисак гасова на унутрашњој и спољашњој страни балона постаје исти и балон достиже равнотежу. Гасови се и даље размењују преко зида балона, али се више не скупља.
Зашто су балони са хелијумом фолија или милар
Ваздух полако дифундује кроз обичне латекс балоне, али празнине између молекула латекса су довољно мале да је потребно много времена да довољно ваздуха исцури да би заиста био важан. Ако ставите хелијум у балон од латекса, он се распршује тако брзо да би се ваш балон испухао за кратко време. Такође, када надувате балон од латекса, пуните балон гасом и вршите притисак на унутрашњу површину његовог материјала. Балон пречника 5 инча има отприлике 1000 фунти силе која делује на својој површини! Можете надувати балон удувавањем ваздуха у њега јер сила по јединици површине мембране није толика. Још увек је довољан притисак да прогура хелијум кроз зид балона, слично као што вода капље кроз папирни пешкир.
Дакле, балони са хелијумом су танка фолија или Милар јер ови балони држе облик без потребе за великим притиском и зато што су поре између молекула мање.
Водоник против хелијума
Шта се брже испухује од балона са хелијумом? А водоник балон. Иако атоми водоника формирају хемијске везе једни са другима да би постали Х2 гаса, сваки молекул водоника је и даље мањи од једног атома хелијума. То је зато што нормалним атомима водоника недостају неутрони, док сваки атом хелијума има два неутрона.
Фактори који утичу на то колико се брзо испухује балон са хелијумом
Већ знате да материјал балона утиче на то колико добро држи хелијум. Фолија и милар раде боље од латекса или папира или других порозних материјала. Постоје и други фактори који утичу на то колико дуго балон са хелијумом остаје надуван и плута.
- Премази са унутрашње стране балона утичу на то колико дуго траје. Неки балони са хелијумом се третирају гелом који помаже да се гас у балону дуже задржи.
- Температура утиче на то колико дуго траје балон. На вишој температури, кретање молекула се повећава, па се брзина дифузије (и брзина дефлације) повећава. Повећање температуре такође повећава притисак који гас врши на зид балона. Ако је балон латекс, може се проширити да би се прилагодио повећаном притиску, али то такође повећава празнине између молекула латекса, тако да гас може брже да побегне. Балон од фолије се не може проширити, па повећани притисак може довести до пуцања балона. Ако балон не пукне, притисак значи да атоми хелијума чешће ступају у интеракцију са материјалом балона, брже цуре.