ماذا يحدث إذا وضعت نصف هواء ونصف هيليوم في بالون؟

بالونات الهيليوم المزخرفة ، على عكس تلك المليئة بالهواء البسيط ، تطفو وتصنع زخارف احتفالية ممتعة. من ناحية أخرى ، يمكن أن تكون بالونات الهيليوم باهظة الثمن أيضًا ، وإذا تم استخدامها لفترة قصيرة فقط ، فقد يؤدي ذلك إلى انخفاض عائد الاستثمار. يسمح لك وضع نصف هواء ونصف هيليوم في بالون بتقسيم الفرق.

بالون مملوء بنصف هواء ونصفه هيليوم يحول تكوين الغلاف الجوي بداخله رأسًا على عقب - في الغلاف الجوي للأرض ، الهيليوم عنصر ضئيل. داخل البالون ، يتكون الغلاف الجوي من حوالي 50٪ هيليوم ، 39.1٪ نيتروجين ، 10.5٪ أكسجين و 0.5٪ أرجون. اعتمادًا على الظروف المحلية ، قد يحتوي البالون أيضًا على ما بين 0 و 2 في المائة من بخار الماء ، مع كميات ضئيلة من ثاني أكسيد الكربون والميثان والأوزون والنيون والكريبتون والهيدروجين. على الرغم من محتوى الأكسجين ، إلا أنه لا يتنفس بأمان.

الهليوم أخف من الهواء ، لذا على الرغم من أن البالون نصف المليء بالهيليوم سيبدو مثل بالون مملوء تمامًا بالهواء ، إلا أنه سيتصرف بشكل مختلف قليلاً. بافتراض أنه كروي الحجم ، فإن حجم بالون 12 بوصة يساوي 4/3 x pi x 216 ، أو 904.8 بوصة مكعبة. نصف ذلك ، 452.4 بوصة مكعبة ، ما يعادل 0.26 قدم مكعب. نظرًا لأن الهيليوم لديه قدرة رفع تبلغ حوالي 84 أوقية لكل قدم مكعب ، يمكن أن يرفع بالون نصف هيليوم 12 بوصة حوالي 0.2 أوقية. نظرًا لأن البالون مقاس 12 بوصة يزن أقل من هذه الكمية ، فسيظل بالون نصف هيليوم يطفو ، وإن لم يكن بالونًا ممتلئًا تمامًا.

على الرغم من أن البالون المكون من نصف هيليوم يطفو بشكل أفضل من البالون المملوء بالهواء تمامًا ، فإنه سينكمش أيضًا بشكل أسرع ، بناءً على المبادئ يحكمها قانون جراهام ، الذي ينص على أن معدل تسرب الغاز من الحاوية يرتبط ارتباطًا مباشرًا بالوزن الجزيئي لـ الغاز. لأن الهيليوم أخف بكثير من النيتروجين والأكسجين ، المكونين الأساسيين للغلاف الجوي ، فإنه سوف يهرب بمعدل أسرع. إذا كنت تنوي الاحتفاظ ببالون نصف هيليوم محمولًا في الهواء لفترة طويلة من الوقت ، فسيتعين عليك استبدال الهيليوم المفقود بشكل دوري.

أحد التغييرات الأقل وضوحًا التي تحدث إذا قمت بنفخ بالون نصف مليء بالهيليوم يتضمن محفظتك. على الرغم من أن الهواء مجاني ، إلا أن الهيليوم باهظ الثمن نسبيًا - ما بين دولار واحد و 3 دولارات للقدم المكعب ، ولا يشمل ذلك أي تكاليف مرتبطة بشراء أو استئجار خزان هيليوم. الهيليوم هو مصدر محدود - إنه خفيف جدًا لدرجة أنه يطفو بعيدًا عن الأرض ؛ يجب استخراج الهيليوم ، مثل النفط أو الغاز الطبيعي ، من المخزونات المتضائلة. تم الحفاظ على سعر الهليوم منخفضًا بشكل مصطنع بسبب رغبة الحكومة الأمريكية في خصخصة احتياطيات الهيليوم الخاصة بها ، ومن المتوقع أن يزداد بشكل حاد بمجرد اكتمال هذه العملية.