Jeśli kiedykolwiek zostawiłeś balon wypełniony helem w chłodni lub pojeździe, prawdopodobnie wróciłeś do pomarszczonego kawałka lateksu. Balon tak naprawdę nie opróżnił się, ponieważ wciąż znajduje się w nim ta sama ilość helu. Temperatura wpływa na gęstość gazów, takich jak hel, dlatego balony wypełnione helem wydają się opróżniać w niskich temperaturach.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Zimne powietrze nie powoduje opróżniania balonów wypełnionych helem, ale powoduje utratę energii przez cząsteczki helu i zbliżanie się do siebie. Zmniejsza to objętość wewnątrz balonu i powoduje, że powłoka balonu kurczy się i opada na ziemię.
Hel jest mniej gęsty niż powietrze
Być może słyszałeś, jak ludzie mówią, że hel jest lżejszy od powietrza, ale to nie do końca prawda. Dokładniej jest powiedzieć, że hel jest mniej gęsty niż powietrze. Dzieje się tak, ponieważ cząsteczki powietrza są upakowane ciaśniej niż cząsteczki helu. Gęstość dowolnego ciała stałego, cieczy lub gazu jest masą na jednostkę objętości i może być mierzona na kilka sposobów, ale najdokładniejszym sposobem obliczenia jest podzielenie jego masy w kilogramach przez objętość w sześciennych metrów. Gęstość helu wynosi około 0,18 kg/m3, natomiast gęstość powietrza na poziomie morza wynosi około 1,3 kg/m3. Powietrze składa się z 78 procent azotu, 21 procent tlenu i 1 procent innych gazów, takich jak argon i para wodna.
W temperaturze pokojowej cząsteczki helu poruszają się swobodnie i są rozłożone daleko od siebie, dlatego balony z helem unoszą się w powietrzu w temperaturze pokojowej. Inne gazy o mniejszej gęstości niż powietrze to wodór, neon, azot, amoniak, metan i tlenek węgla.
Temperatura i gęstość
Gdy temperatura spada, hel staje się gęstszy. Jego cząsteczki tracą energię, spowalniają i zbliżają się do siebie, aby zachować ciepło. Zmniejsza to objętość wewnątrz balonu. Ponieważ cząsteczki helu zbliżają się do siebie, a nie na zewnątrz w kierunku powłoki balonu, balon kurczy się i kurczy. Cząsteczki helu nie są już mniej gęste niż powietrze.
Ożywianie balonów wypełnionych helem
Nie myśl, że gdy balon wypełniony helem skurczy się i leży na podłodze zamiast unosić się w powietrzu, jest bezwartościowy. Ta sama ilość helu nadal znajduje się w powłoce balonu. Po prostu przenieś balon w cieplejsze miejsce. Cząsteczki helu dostają zastrzyk energii, rozluźniają się, oddalają od siebie i rozszerzają. Balon wypełnia się i znów unosi się w powietrzu.