Héliové balóniky sa po niekoľkých dňoch vyfúknu, aj keď obyčajné latexové balóniky naplnené vzduchom môžu držať svoj tvar aj týždne. Prečo héliové balóny tak rýchlo strácajú plyn a vztlak? Odpoveď súvisí s povahou hélia a materiálu balóna.
Kľúčové veci: Héliové balóny
- Héliové balóny plávajú, pretože hélium je menej husté ako vzduch.
- Héliové balóny sa vyfukujú, pretože atómy hélia sú dostatočne malé na to, aby prekĺzli medzi priestormi v materiáli balóna.
- Héliové balóniky sú Mylar a nie gumené, pretože medzi molekulami v Mylare je menej priestoru, takže balónik zostane dlhšie nafúknutý.
Hélium verzus vzduch v balónoch
hélium je a vzácny plyn, čo znamená, že každý atóm hélia má plnú valenčný elektrónový obal. Pretože atómy hélia sú stabilné samy o sebe, nevytvárajú chemické väzby s inými atómami. Takže héliové balóny sú naplnené množstvom malých atómov hélia. Bežné balóny sú naplnené vzduchom, ktorý je väčšinou dusík a kyslík. Jednotlivé atómy dusíka a kyslíka sú už oveľa väčšie a masívnejšie ako atómy hélia a tieto atómy sa spájajú a vytvárajú N
2 a O2 molekuly. Pretože hélium je oveľa menej masívne ako dusík a kyslík vo vzduchu, héliové balóny plávajú. Menšia veľkosť však tiež vysvetľuje, prečo sa héliové balóny tak rýchlo vyfukujú.Atómy hélia sú veľmi malé – tak malé, že náhodný pohyb atómov im nakoniec umožňuje nájsť si cestu materiálom balóna cez proces nazývaný difúzia. Niektoré hélium si dokonca nájde cestu cez uzol, ktorý spája balón.
Héliové ani vzduchové balóny sa úplne nevyfúknu. V určitom bode sa tlak plynov na vnútornej aj vonkajšej strane balónika zhoduje a balón sa dostane do rovnováhy. Cez stenu balóna sa stále vymieňajú plyny, ale už sa nezmršťuje.
Prečo sú héliové balóny fóliové alebo mylarové
Vzduch pomaly difunduje cez bežné latexové balóniky, ale medzery medzi latexovými molekulami sú dostatočne malé, takže trvá dlho, kým unikne dostatok vzduchu, aby skutočne záležalo. Ak dáte hélium do latexového balónika, rozptýli sa tak rýchlo, že sa balón zakrátko vyfúkne. Taktiež, keď nafukovate latexový balónik, naplníte balón plynom a vyvíjate tlak na vnútorný povrch jeho materiálu. Balón s priemerom 5 palcov pôsobí na jeho povrch silou približne 1000 libier! Balónik môžete nafúknuť fúkaním vzduchu, pretože sila na jednotku plochy membrány nie je až taká veľká. Stále je to dostatočný tlak na pretlačenie hélia cez stenu balóna, podobne ako voda kvapká cez papierovú utierku.
Takže, héliové balóny sú tenké fóliové resp Mylar pretože tieto balóny držia svoj tvar bez potreby veľkého tlaku a pretože póry medzi molekulami sú menšie.
Vodík verzus hélium
Čo sa vyfúkne rýchlejšie ako héliový balón? A vodík balón. Aj keď atómy vodíka vytvárajú medzi sebou chemické väzby, aby sa stali H2 plyn, každá molekula vodíka je stále menšia ako jeden atóm hélia. Je to preto, že normálnym atómom vodíka chýbajú neutróny, zatiaľ čo každý atóm hélia má dva neutróny.
Faktory, ktoré ovplyvňujú, ako rýchlo sa héliový balónik vyfúkne
Už viete, že materiál balóna ovplyvňuje, ako dobre drží hélium. Fólia a mylar fungujú lepšie ako latex alebo papier alebo iné porézne materiály. Existujú aj ďalšie faktory, ktoré ovplyvňujú, ako dlho zostane héliový balónik nafúknutý a vznáša sa.
- Povlaky na vnútornej strane balónika ovplyvňujú jeho životnosť. Niektoré héliové balóniky sú ošetrené gélom, ktorý pomáha udržať plyn vo vnútri balónika dlhšie.
- Teplota ovplyvňuje, ako dlho balón vydrží. Pri vyššej teplote sa pohyb molekúl zvyšuje, takže rýchlosť difúzie (a rýchlosť deflácie) sa zvyšuje. Zvyšovaním teploty sa zvyšuje aj tlak, ktorým plyn pôsobí na stenu balónika. Ak je balónik latexový, môže sa roztiahnuť, aby sa prispôsobil zvýšenému tlaku, ale zároveň sa tým zväčšia medzery medzi molekulami latexu, takže plyn môže uniknúť rýchlejšie. Fóliový balónik sa nemôže roztiahnuť, takže zvýšený tlak môže spôsobiť prasknutie balónika. Ak balónik nepraskne, tlak znamená, že atómy hélia interagujú častejšie s materiálom balóna a rýchlejšie unikajú.