Воздушный шар может выглядеть совсем иначе, чем воздушный шар с гелием, но принцип работы этих двух типов воздушных шаров одинаков. Все сводится к плавучести и отношению плавучести к плавучим объектам.
Почему гелий заставляет вещи плавать
Закон плавучести, также известный как принцип Архимеда, гласит, что любое тело, полностью или частично погруженное в жидкость (газ или жидкость) в состоянии покоя действует восходящая или плавучая сила, величина которой равна весу жидкости, вытесняемой тело. Если вы примените это к баллону с гелием, баллон «погрузится» в воздух (смесь газов). Баллон вытесняет воздух. Если вытесненный воздух тяжелее, чем вес гелия (плюс материал шара), воздушный шар будет парить в воздухе. С другой стороны, если вы вдохнете немного гелия, вы не будете парить, как воздушный шар, потому что никакое количество гелия не сделает вас легче, чем окружающий вас воздух.
Сделать воздушный шар без гелия
Возможно, это не вариант для украшения вечеринки, но другой способ сделать воздушный шар - с помощью горячего воздуха. Воздушный шар состоит из большого мешка, известного как конверт, с подвешенной под ним плетеной корзиной. Чрезвычайно мощная горелка внутри корзины нагревает воздух внутри конверта через зазор. Опять же, применяется принцип плавучести. Чтобы воздушный шар парил в воздухе, вес воздушного шара и воздуха внутри него должен быть меньше веса вытесненного окружающего воздуха. Горячий воздух внутри воздушного шара легче воздуха, окружающего воздушный шар, потому что, когда газ становится горячим, он расширяется, рассеивая его отдельные молекулы и делая их менее плотно сконцентрированными. Более плотный воздух за пределами воздушного шара поднимает его вверх и заставляет плавать.
Когда воздушный шар нужно опустить на землю, воздух внутри него охлаждается, сближая молекулы воздуха. Чем более концентрированными являются молекулы, тем тяжелее становится внутренний воздух, пока он не станет весить больше, чем внешний воздух, и не уйдет обратно вниз.
Проблемы с гелием
Опасения по поводу глобальной нехватки гелия циркулировали в течение многих лет, и их последствия были гораздо более серьезными, чем отсутствие воздушных шаров для вечеринок. Гелий используется в медицине и производстве в широком спектре машин и промышленных предприятий из-за его стабильности и того факта, что он плохо реагирует с другими химическими веществами. Хорошей новостью является то, что исследователи отследили и обнаружили месторождение гелиевого газа в Танзании в 2016 году и надеются найти больше.