อากาศเย็นทำให้ลูกโป่งที่เติมยางฮีเลียมปล่อยลมหรือไม่?

หากคุณเคยทิ้งบอลลูนที่เติมฮีเลียมไว้ในห้องเย็นหรือในรถ คุณอาจกลับมาเป็นน้ำยางที่เหี่ยวเฉา บอลลูนไม่ได้ปล่อยลมออกจริง ๆ เพราะยังมีฮีเลียมอยู่ในปริมาณเท่าเดิม อุณหภูมิส่งผลต่อความหนาแน่นของก๊าซ เช่น ฮีเลียม ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้บอลลูนที่เติมฮีเลียมยุบตัวในอุณหภูมิที่เย็นจัด

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

อากาศเย็นไม่ได้ทำให้ลูกโป่งที่เติมฮีเลียมจากลาเท็กซ์เกิดการยุบตัว แต่ทำให้โมเลกุลฮีเลียมสูญเสียพลังงานและเคลื่อนที่เข้าใกล้กันมากขึ้น สิ่งนี้จะลดปริมาตรภายในบอลลูนและทำให้เปลือกของบอลลูนหดตัวและจมลงสู่พื้น

คุณอาจเคยได้ยินคนพูดว่าฮีเลียมเบากว่าอากาศ แต่ก็ไม่เป็นความจริงเลย ถูกต้องกว่าที่จะบอกว่าฮีเลียมมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศ เนื่องจากโมเลกุลของอากาศจะรวมตัวกันแน่นกว่าโมเลกุลฮีเลียม ความหนาแน่นของของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ คือมวลต่อหน่วยปริมาตร และสามารถวัดได้หลายวิธี แต่วิธีคำนวณที่แม่นยำที่สุดคือ หารมวลเป็นกิโลกรัมด้วยปริมาตรเป็นลูกบาศก์ เมตร ความหนาแน่นของฮีเลียมอยู่ที่ประมาณ 0.18 กก./ลบ.ม. ในขณะที่ความหนาแน่นของอากาศที่ระดับน้ำทะเลประมาณ 1.3 กก./ลบ.ม. อากาศประกอบด้วยไนโตรเจน 78 เปอร์เซ็นต์ ออกซิเจน 21 เปอร์เซ็นต์ และก๊าซอื่นๆ อีก 1 เปอร์เซ็นต์ เช่น อาร์กอนและไอน้ำ

ที่อุณหภูมิห้อง โมเลกุลฮีเลียมจะเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและกระจายออกจากกัน ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้บอลลูนฮีเลียมลอยอยู่ในอากาศที่อุณหภูมิห้อง ก๊าซอื่นๆ ที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศ ได้แก่ ไฮโดรเจน นีออน ไนโตรเจน แอมโมเนีย มีเทน และคาร์บอนมอนอกไซด์

เมื่ออุณหภูมิลดลง ฮีเลียมจะหนาแน่นขึ้น โมเลกุลของมันจะสูญเสียพลังงาน ช้าลง และเข้าใกล้กันมากขึ้นเพื่อประหยัดพลังงาน สิ่งนี้จะลดระดับเสียงภายในบอลลูน เนื่องจากโมเลกุลฮีเลียมเคลื่อนที่เข้าใกล้กันมากกว่าที่จะออกไปทางเปลือกของบอลลูน บอลลูนจึงเหี่ยวเฉาและหดตัว โมเลกุลฮีเลียมมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศอีกต่อไป

อย่าคิดว่าเมื่อบอลลูนที่เติมฮีเลียมของคุณหดตัวและนอนอยู่บนพื้นแทนที่จะลอยอยู่ในอากาศ มันจะไร้ค่า ฮีเลียมจำนวนเท่าเดิมยังคงอยู่ในเปลือกของบอลลูน เพียงแค่ย้ายบอลลูนไปยังที่ที่อุ่นกว่า โมเลกุลฮีเลียมได้รับพลังงานเพิ่มขึ้น คลายตัว เคลื่อนตัวออกจากกันและขยายตัว บอลลูนจะเต็มและลอยอีกครั้ง