Un balon cu aer cald poate arăta foarte diferit decât un balon cu heliu, dar principiul din spatele modului în care funcționează cele două tipuri de baloane este același. Totul se reduce la flotabilitate și la relația dintre flotabilitate și obiecte plutitoare.
De ce heliul face ca lucrurile să plutească
Legea flotabilității, cunoscută și sub numele de principiul lui Arhimede, dictează faptul că orice corp scufundat complet sau parțial într-un fluid (un gaz sau un lichid) în repaus este acționat de o forță ascendentă sau flotantă, a cărei magnitudine este egală cu greutatea fluidului deplasat de corp. Dacă aplicați acest lucru pe un balon de heliu, balonul este „scufundat” în aer (un amestec de gaze). Balonul deplasează o cantitate de aer. Cu condiția ca aerul deplasat să fie mai greu decât greutatea heliului (plus materialul balonului), balonul va pluti în aer. Pe de altă parte, dacă inhalați puțin heliu, nu veți pluti ca un balon, deoarece nicio cantitate de heliu nu vă poate face mai ușoară decât aerul din jurul vostru.
Faceți balonul să plutească fără heliu
S-ar putea să nu fie o opțiune pentru decorațiunile de petrecere, dar o altă modalitate de a face un balon să plutească este cu aerul fierbinte. Un balon cu aer cald constă dintr-un sac mare, cunoscut sub numele de plic, cu un coș de răchită atârnat dedesubt. Un arzător extrem de puternic din coș încălzește aerul din interiorul plicului printr-un gol. Din nou, se aplică principiul flotabilității. Pentru ca balonul cu aer cald să plutească, greutatea balonului și aerul din interior trebuie să fie mai mică decât greutatea aerului ambiant deplasat. Aerul fierbinte din interiorul balonului este mai ușor decât aerul care înconjoară balonul, deoarece atunci când gazul se încălzește se extinde, dispersându-și moleculele individuale și făcându-le mai puțin concentrate. Aerul mai dens din afara balonului îl susține și îl face să plutească.
Când un balon cu aer cald trebuie adus înapoi la pământ, aerul din interiorul acestuia este răcit, atrăgând moleculele de aer mai aproape. Cu cât moleculele sunt mai concentrate, cu atât aerul interior devine mai greu, până când cântărește mai mult decât aerul exterior și se deplasează înapoi în jos.
Probleme cu heliu
Temerile privind lipsa globală de heliu circulă de ani de zile, cu implicații mult mai grave decât lipsa baloanelor de partid. Heliul este utilizat în medicină și fabricare într-o gamă largă de mașini și activități industriale, datorită stabilității sale și a faptului că nu reacționează ușor cu alte substanțe chimice. Vestea bună este că cercetătorii au urmărit și localizat un câmp de gaz de heliu în Tanzania în 2016 și speră să găsească mai multe.