Balon na ogrzane powietrze może wyglądać zupełnie inaczej niż balon z helem, ale zasada działania tych dwóch rodzajów balonów jest taka sama. Wszystko sprowadza się do wyporu i stosunku wyporu do pływających obiektów.
Dlaczego hel sprawia, że rzeczy płyną?
Prawo wyporu, znane również jako zasada Archimedesa, mówi, że każde ciało całkowicie lub częściowo zanurzone w płynie (gaz lub ciecz) w spoczynku jest pod działaniem skierowanej do góry lub wyporu siły, której wielkość jest równa ciężarowi płynu wypartego przez ciało. Jeśli zastosujesz to do balonu wypełnionego helem, balon zostanie „zanurzony” w powietrzu (mieszaninie gazów). Balon wypiera pewną ilość powietrza. Zakładając, że wyparte powietrze jest cięższe niż masa helu (plus materiał balonu), balon będzie unosił się w powietrzu. Z drugiej strony, jeśli wdychasz trochę helu, nie unosisz się jak balon, ponieważ żadna ilość helu nie sprawi, że będziesz lżejszy niż powietrze wokół ciebie.
Spraw, aby balon unosił się bez helu
Może nie jest to opcja do dekoracji imprezowych, ale innym sposobem na zrobienie balonu jest gorące powietrze. Balon na ogrzane powietrze składa się z dużej torby zwanej kopertą, pod którą wisi wiklinowy kosz. Niezwykle mocny palnik w koszu ogrzewa powietrze wewnątrz koperty przez szczelinę. Ponownie obowiązuje zasada pływalności. Aby balon na ogrzane powietrze mógł się unosić, ciężar balonu i powietrza w nim musi być mniejszy niż ciężar wypartego powietrza z otoczenia. Gorące powietrze wewnątrz balonu jest lżejsze niż powietrze otaczające balon, ponieważ gdy gaz się nagrzewa, rozszerza się, rozpraszając poszczególne cząsteczki i zmniejszając ich koncentrację. Gęstsze powietrze na zewnątrz balonu unosi go w górę i sprawia, że unosi się.
Kiedy balon na ogrzane powietrze musi zostać sprowadzony z powrotem na ziemię, powietrze w nim jest schładzane, przyciągając cząsteczki powietrza bliżej siebie. Im bardziej skoncentrowane są cząsteczki, tym cięższe staje się powietrze wewnętrzne, aż waży więcej niż powietrze zewnętrzne i opada z powrotem.
Problemy z helem
Obawy przed globalnym niedoborem helu krążyły od lat, z implikacjami znacznie poważniejszymi niż brak imprezowych balonów. Hel jest stosowany w medycynie i produkcji w szerokim zakresie maszyn i działalności przemysłowej ze względu na swoją stabilność i fakt, że nie reaguje łatwo z innymi chemikaliami. Dobrą wiadomością jest to, że naukowcy wyśledzili i zlokalizowali pole gazu helowego w Tanzanii w 2016 roku i mają nadzieję znaleźć więcej.
