Se hai mai lasciato un palloncino pieno di elio in una stanza fredda o in un veicolo, probabilmente sei tornato a un pezzo di lattice avvizzito. Il pallone in realtà non si è sgonfiato perché la stessa quantità di elio è ancora al suo interno. La temperatura influisce sulla densità di gas come l'elio, motivo per cui i palloncini pieni di elio sembrano sgonfiarsi a basse temperature.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
L'aria fredda non fa sgonfiare i palloncini in lattice pieni di elio, ma fa sì che le molecole di elio perdano energia e si avvicinino tra loro. Ciò riduce il volume all'interno del pallone e fa restringere il guscio del pallone e affondare a terra.
L'elio è meno denso dell'aria
Potresti aver sentito persone dire che l'elio è più leggero dell'aria, ma non è del tutto vero. È più preciso dire che l'elio è meno denso dell'aria. Questo perché le molecole d'aria sono impacchettate insieme più strettamente delle molecole di elio. La densità di qualsiasi solido, liquido o gas è la massa per unità di volume e può essere misurata in diversi modi, ma il modo più accurato per calcolarlo è dividere la sua massa in chilogrammi per il suo volume in cubi metri. La densità dell'elio è di circa 0,18 kg/m3, mentre la densità dell'aria a livello del mare è di circa 1,3 kg/m3. L'aria è composta dal 78% di azoto, dal 21% di ossigeno e dall'1% di altri gas come argon e vapore acqueo.
A temperatura ambiente, le molecole di elio si muovono liberamente e sono molto distanziate, motivo per cui i palloncini di elio fluttuano nell'aria a temperatura ambiente. Altri gas meno densi dell'aria sono idrogeno, neon, azoto, ammoniaca, metano e monossido di carbonio.
Temperatura e densità
Quando la temperatura scende, l'elio diventa più denso. Le sue molecole perdono energia, rallentano e si avvicinano per conservare il calore. Questo riduce il volume all'interno del palloncino. Poiché le molecole di elio si stanno avvicinando l'una all'altra, anziché verso l'esterno verso il guscio del palloncino, il palloncino si accartoccia e si restringe. Le molecole di elio non sono più meno dense dell'aria.
Rianimare i palloncini pieni di elio
Non pensare che una volta che il tuo palloncino pieno di elio si restringe e giace sul pavimento invece di fluttuare nell'aria, sia inutile. La stessa quantità di elio è ancora all'interno del guscio del pallone. Sposta semplicemente il palloncino in un luogo più caldo. Le molecole di elio ricevono una spinta energetica, si sciolgono, si allontanano l'una dall'altra e si espandono. Il pallone si riempie e torna a galleggiare.