كيفية جعل بالون يطفو بدون الهيليوم

قد يبدو منطاد الهواء الساخن مختلفًا تمامًا عن منطاد الهيليوم ، لكن المبدأ الكامن وراء كيفية عمل هذين النوعين من البالون هو نفسه. كل ذلك يعود إلى الطفو وعلاقة الطفو بالأجسام العائمة.

ينص قانون الطفو ، المعروف أيضًا باسم مبدأ أرخميدس ، على أن أي جسم مغمور كليًا أو جزئيًا في سائل (غاز أو السائل) عند السكون بواسطة قوة تصاعدية أو طافية ، حجمها يساوي وزن السائل المزاح بواسطة الجسم. إذا قمت بتطبيق هذا على بالون الهيليوم ، فإن البالون "مغمور" في الهواء (خليط من الغازات). يقوم البالون بإزاحة كمية من الهواء. شريطة أن يكون الهواء المزاح أثقل من وزن الهيليوم (بالإضافة إلى مادة البالون) ، فإن البالون سوف يطفو في الهواء. من ناحية أخرى ، إذا استنشقت القليل من الهيليوم ، فلن تطفو مثل البالون ، لأنه لا توجد كمية من الهيليوم يمكن أن تجعلك أخف من الهواء المحيط بك.

قد لا يكون خيارًا لتزيين الحفلات ، ولكن هناك طريقة أخرى لعمل بالون عائم وهو الهواء الساخن. يتكون منطاد الهواء الساخن من كيس كبير يُعرف باسم المغلف ، وتتدلى أسفله سلة خوص. يعمل الموقد القوي للغاية داخل السلة على تسخين الهواء داخل المغلف من خلال فجوة. مرة أخرى ، ينطبق مبدأ الطفو. لكي يطفو منطاد الهواء الساخن ، يجب أن يكون وزن البالون والهواء بداخله أقل من وزن الهواء المحيط المزاح. يكون الهواء الساخن داخل البالون أخف من الهواء المحيط بالبالون ، لأنه عندما يسخن الغاز يتمدد ويشتت جزيئاته الفردية ويجعلها أقل كثافة. الهواء الأكثر كثافة خارج البالون يطفو على الهواء ويجعله يطفو.

عندما يحتاج منطاد الهواء الساخن إلى العودة إلى الأرض ، يتم تبريد الهواء بداخله ، مما يؤدي إلى تقريب جزيئات الهواء من بعضها. وكلما كانت الجزيئات أكثر تركيزًا ، أصبح الهواء الداخلي أثقل ، حتى يزن أكثر من الهواء الخارجي ويتحرك عائدًا إلى أسفل.

كانت المخاوف من نقص الهيليوم العالمي منتشرة منذ سنوات ، مع تداعيات أكثر خطورة بكثير من نقص بالونات الحفلات. يستخدم الهيليوم في الطب والتصنيع في مجموعة واسعة من الآلات والأنشطة الصناعية ، نظرًا لاستقراره وحقيقة أنه لا يتفاعل بسهولة مع المواد الكيميائية الأخرى. والخبر السار هو أن الباحثين تعقبوا وحدد موقع حقل غاز الهيليوم في تنزانيا في عام 2016 ، ويأملون في العثور على المزيد.