Ein Heißluftballon kann ganz anders aussehen als ein Heliumballon, aber das Prinzip der Funktionsweise der beiden Ballontypen ist dasselbe. Es kommt alles auf den Auftrieb und das Verhältnis von Auftrieb zu schwimmenden Objekten an.
Warum Helium die Dinge schweben lässt
Das Auftriebsgesetz, auch als archimedisches Prinzip bekannt, schreibt vor, dass jeder Körper, der ganz oder teilweise in eine Flüssigkeit (ein Gas oder ein Flüssigkeit) wird im Ruhezustand von einer nach oben gerichteten oder Auftriebskraft beaufschlagt, deren Größe gleich dem Gewicht der durch die Flüssigkeit verdrängten Flüssigkeit ist Körper. Wenn Sie dies auf einen Heliumballon anwenden, wird der Ballon in Luft (ein Gasgemisch) "untergetaucht". Der Ballon verdrängt eine Menge Luft. Vorausgesetzt, die verdrängte Luft ist schwerer als das Gewicht des Heliums (plus Ballonmaterial), schwebt der Ballon in der Luft. Auf der anderen Seite, wenn Sie ein wenig Helium einatmen, schweben Sie nicht wie ein Ballon, denn keine Heliummenge kann Sie leichter machen als die Luft um Sie herum.
Ballon ohne Helium schweben lassen
Es ist vielleicht keine Option für Partydekorationen, aber eine andere Möglichkeit, einen Ballon zum Schweben zu bringen, ist mit Heißluft. Ein Heißluftballon besteht aus einem großen Beutel, einem sogenannten Umschlag, an dem darunter ein Weidenkorb hängt. Ein extrem leistungsstarker Brenner im Korb erhitzt die Luft im Inneren der Hülle durch einen Spalt. Auch hier gilt das Auftriebsprinzip. Damit der Heißluftballon schwimmt, muss das Gewicht des Ballons und der Luft darin geringer sein als das Gewicht der verdrängten Umgebungsluft. Die heiße Luft im Ballon ist leichter als die den Ballon umgebende Luft, denn wenn das Gas heiß wird, dehnt es sich aus, verteilt seine einzelnen Moleküle und macht sie weniger dicht. Die dichtere Luft außerhalb des Ballons hebt ihn auf und lässt ihn schweben.
Wenn ein Heißluftballon wieder auf den Boden gebracht werden muss, wird die Luft darin gekühlt, wodurch die Luftmoleküle näher zusammengezogen werden. Je konzentrierter die Moleküle sind, desto schwerer wird die Innenluft, bis sie mehr wiegt als die Außenluft und wieder nach unten wandert.
Probleme mit Helium
Die Befürchtungen einer weltweiten Heliumknappheit kursieren seit Jahren, mit weit schwerwiegenderen Folgen als das Fehlen von Partyballons. Helium wird aufgrund seiner Stabilität und der Tatsache, dass es nicht leicht mit anderen Chemikalien reagiert, in der Medizin und in der Fertigung in einer Vielzahl von Maschinen und industriellen Aktivitäten verwendet. Die gute Nachricht ist, dass Forscher 2016 ein Heliumgasfeld in Tansania aufgespürt und lokalisiert haben und hoffen, mehr zu finden.