Om du någonsin har lämnat en heliumfylld ballong i ett kylrum eller fordon, kom du förmodligen tillbaka till en uppriven bit latex. Ballongen tappade faktiskt inte ut eftersom samma mängd helium fortfarande finns i den. Temperaturen påverkar densiteten hos gaser som helium, vilket är anledningen till att heliumfyllda ballonger tappar ut i kalla temperaturer.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Kall luft får inte latexheliumfyllda ballonger att tappa luft, men det gör att heliummolekyler tappar energi och rör sig närmare varandra. Detta minskar volymen inuti ballongen och får skalet på ballongen att krympa och sjunka till marken.
Helium är mindre tät än luft
Du kanske har hört folk säga att helium är lättare än luft, men det är inte helt sant. Det är mer exakt att säga att helium är mindre tät än luft. Detta beror på att luftmolekyler är packade ihop tätare än heliummolekyler är. Densiteten hos alla fasta ämnen, vätskor eller gaser är massan per volymenhet och kan mätas på flera sätt, men det mest exakta sättet att beräkna det är att dela dess massa i kilogram med volymen i kubik meter. Heliumdensiteten är cirka 0,18 kg / m3, medan densiteten av luft vid havsnivån är cirka 1,3 kg / m3. Luft består av 78 procent kväve, 21 procent syre och 1 procent andra gaser som argon och vattenånga.
Vid rumstemperatur rör sig heliummolekyler fritt och sprids långt ifrån varandra, varför heliumballonger flyter i luften vid rumstemperatur. Andra gaser som är mindre täta än luft är väte, neon, kväve, ammoniak, metan och kolmonoxid.
Temperatur och densitet
När temperaturen sjunker blir helium tätare. Dess molekyler tappar energi, saktar ner och rör sig närmare varandra för att spara värme. Detta minskar volymen inuti ballongen. Eftersom heliummolekylerna rör sig närmare varandra snarare än utåt mot ballongens skal, krymper och krymper ballongen. Heliummolekylerna är inte längre mindre täta än luft.
Återupplivar heliumfyllda ballonger
Tänk inte att när din heliumfyllda ballong krymper och ligger på golvet istället för att flyta i luften, är den värdelös. Samma mängd helium är fortfarande inne i ballongens skal. Flytta bara ballongen till en varmare plats. Heliummolekylerna får en energiboost, lossnar, rör sig från varandra och expanderar. Ballongen fylls ut och flyter igen.