Um balão de ar quente pode parecer muito diferente de um balão de hélio, mas o princípio por trás de como os dois tipos de balão funcionam é o mesmo. Tudo se resume à flutuabilidade e à relação da flutuabilidade com os objetos flutuantes.
Por que o hélio faz as coisas flutuarem
A lei da flutuabilidade, também conhecida como princípio de Arquimedes, determina que qualquer corpo completamente ou parcialmente submerso em um fluido (um gás ou um líquido) em repouso é influenciada por uma força ascendente ou flutuante, cuja magnitude é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo. Se você aplicar isso a um balão de hélio, o balão ficará "submerso" no ar (uma mistura de gases). O balão desloca uma quantidade de ar. Desde que o ar deslocado seja mais pesado que o peso do hélio (mais o material do balão), o balão flutuará no ar. Por outro lado, se você inalar um pouco de hélio, não flutuará como um balão, porque nenhuma quantidade de hélio pode torná-lo mais leve do que o ar ao seu redor.
Faça o balão flutuar sem hélio
Pode não ser uma opção para decoração de festas, mas outra forma de fazer um balão flutuar é com ar quente. Um balão de ar quente consiste em uma grande bolsa, conhecida como envelope, com uma cesta de vime pendurada por baixo. Um queimador extremamente poderoso dentro da cesta aquece o ar dentro do envelope através de uma abertura. Novamente, o princípio de flutuabilidade se aplica. Para o balão de ar quente flutuar, o peso do balão e do ar dentro dele deve ser menor que o peso do ar ambiente deslocado. O ar quente dentro do balão é mais leve do que o ar ao redor do balão, porque quando o gás esquenta ele se expande, dispersando suas moléculas individuais e tornando-as menos densamente concentradas. O ar mais denso fora do balão o impulsiona e o faz flutuar.
Quando um balão de ar quente precisa ser trazido de volta ao solo, o ar dentro dele é resfriado, aproximando as moléculas de ar. Quanto mais concentradas as moléculas, mais pesado se torna o ar interno, até que pese mais que o ar externo e viaje de volta para baixo.
Problemas com hélio
O medo de uma escassez global de hélio circula há anos, com implicações muito mais sérias do que a falta de balões de festa. O hélio é utilizado na medicina e na fabricação de uma ampla gama de máquinas e atividades industriais, devido à sua estabilidade e ao fato de não reagir facilmente com outros produtos químicos. A boa notícia é que os pesquisadores rastrearam e localizaram um campo de gás hélio na Tanzânia em 2016 e esperam encontrar mais.