Una mongolfiera può sembrare molto diversa da una mongolfiera, ma il principio alla base del funzionamento dei due tipi di mongolfiera è lo stesso. Tutto si riduce alla galleggiabilità e al rapporto tra galleggiabilità e oggetti galleggianti.
Perché l'elio fa galleggiare le cose?
La legge di galleggiamento, nota anche come principio di Archimede, impone che ogni corpo immerso completamente o parzialmente in un fluido (un gas o un liquido) a riposo subisce l'azione di una forza verso l'alto, o di galleggiamento, la cui grandezza è uguale al peso del fluido spostato dal corpo. Se lo applichi a un pallone ad elio, il pallone viene "sommerso" nell'aria (una miscela di gas). Il pallone sposta una quantità d'aria. A condizione che l'aria spostata sia più pesante del peso dell'elio (più il materiale del pallone), il pallone galleggerà nell'aria. D'altra parte, se inspiri un po' di elio non galleggi come un pallone, perché nessuna quantità di elio può renderti più leggero dell'aria intorno a te.
Fai galleggiare il palloncino senza elio
Potrebbe non essere un'opzione per le decorazioni delle feste, ma un altro modo per far galleggiare un palloncino è con l'aria calda. Una mongolfiera è costituita da una grande borsa, nota come busta, con un cesto di vimini appeso al di sotto. Un bruciatore estremamente potente all'interno del cestello riscalda l'aria all'interno dell'involucro attraverso un'intercapedine. Anche in questo caso si applica il principio di galleggiamento. Affinché la mongolfiera galleggi, il peso del pallone e dell'aria al suo interno deve essere inferiore al peso dell'aria ambiente spostata. L'aria calda all'interno del pallone è più leggera dell'aria che circonda il pallone, perché quando il gas si scalda si espande, disperdendo le sue singole molecole e rendendole meno densamente concentrate. L'aria più densa all'esterno del pallone lo sostiene e lo fa galleggiare.
Quando una mongolfiera deve essere riportata a terra, l'aria al suo interno viene raffreddata, avvicinando le molecole d'aria. Più le molecole sono concentrate, più pesante diventa l'aria interna, finché non pesa più dell'aria esterna e torna indietro.
Problemi con l'elio
I timori di una carenza globale di elio circolano da anni, con implicazioni molto più gravi della mancanza di palloncini per le feste. L'elio è utilizzato in medicina e nella produzione in una vasta gamma di macchine e attività industriali, grazie alla sua stabilità e al fatto che non reagisce facilmente con altre sostanze chimiche. La buona notizia è che i ricercatori hanno rintracciato e localizzato un giacimento di gas elio in Tanzania nel 2016 e sperano di trovarne di più.