Helijski baloni ispuštaju se nakon nekoliko dana, iako obični lateks baloni ispunjeni zrakom mogu održavati svoj oblik tjednima. Zašto helijski baloni tako brzo gube plin i dižu? Odgovor ima veze s prirodom helija i materijala iz balona.
Ključni dijelovi: Helijski baloni
- Baloni s helijem lebde jer je helij manje gust od zraka.
- Baloni helija se ispuštaju jer su atomi helija dovoljno mali da mogu kliznuti između prostora u materiji balona.
- Baloni s helijem su Mylar, a ne gumeni, jer postoji manje prostora između molekula u Mylaru, pa balon ostaje dulje napuhan.
Helium Versus Air u balonima
helijum je plemeniti plin, što znači da svaki atom helija ima pun valentna elektronska ljuska. Budući da su atomi helija stabilni sami po sebi, oni ne tvore kemijske veze s drugim atomima. Dakle, baloni helija su ispunjeni s puno sitnih atoma helija. Redoviti baloni se pune zrakom, što jest uglavnom dušik i kisik. Atomi dušika i kisika već su mnogo veći i masivniji od atoma helija, plus ti se atomi povezuju i tvore N
2 i O2 molekule. Kako je helij mnogo manje masivan od dušika i kisika u zraku, baloni s helijem lebde. Međutim, manja veličina također objašnjava zašto se baloni helija toliko brzo ispuhavaju.Atomi helija su vrlo sitni - tako sitno nasumično kretanje atoma na kraju omogućava da pronađu svoj put kroz materijal balona kroz proces koji se naziva difuzija. Neki helij čak pronalazi svoj put kroz čvor koji veže balon.
Ni helijski ni zračni baloni ne ispuhuju u potpunosti. U nekom trenutku pritisak plinova i na unutarnjoj i na vanjskoj strani balona postaje isti i balon postiže ravnotežu. Plinovi se i dalje izmjenjuju preko zida balona, ali to se dalje ne smanjuje.
Zašto su helijevi baloni folija ili mylar
Zrak se polako difuzuje redovitim balonima iz lateksa, ali praznine između molekula lateksa su dovoljno male da treba dugo vremena da se dovoljno zraka iscuri da bi doista bilo važno. Ako stavite helij u balon od lateksa, on se raspodjeljuje tako brzo, da bi vaš balon ispuhao sljedećeg vremena. Također, kada naduvate balon od lateksa, napunite balon plinom i izvršite pritisak na unutarnju površinu njegovog materijala. Balon s polumjerom od 5 inča na površini djeluje otprilike 1000 kilograma! Balon možete naduvati puhanjem zraka u njega jer sila na jedinicu površine membrane nije tolika. I dalje je dovoljan pritisak da se helij progura kroz zid balona, slično kao što voda kaplje kroz papirni ručnik.
Dakle, helijski baloni su tanka folija ili Mylar zato što ti baloni drže oblik bez potrebe za velikim pritiskom i zato što su pore između molekula manje.
Vodik Versija Helij
Što se brže odbija od balona s helijem? vodik balon. Iako atomi vodika tvore kemijske veze jedni s drugima da bi postali H2 plina, svaka molekula vodika je još uvijek manja od jednog atoma helija. To je zato što normalni vodikovi atomi nemaju neutrone, dok svaki atom helija ima dva neutrona.
Čimbenici koji utječu na brzinu puštanja balija od helija
Već znate da balonski materijal utječe na to koliko dobro sadrži helij. Folija i Mylar djeluju bolje od lateksa ili papira ili drugih poroznih materijala. Postoje i drugi faktori koji utječu na to koliko dugo balon helija ostaje napuhan i pluta.
- Premazi s unutarnje strane balona utječu na to koliko dugo traje. Neki helijevi baloni tretiraju se gelom koji pomaže duže zadržavanje plina u balonu.
- Temperatura utječe na to koliko dugo balon traje. Pri višoj temperaturi povećava se gibanje molekula pa se povećava i brzina difuzije (i brzina deflacije). Povećava se temperatura i povećava pritisak koji plin vrši na stijenku balona. Ako je balon lateks, može se proširiti kako bi prihvatio povećani tlak, ali to također povećava praznine između molekula lateksa, tako da plin može brže pobjeći. Folija balon se ne može proširiti, pa povećani tlak može uzrokovati pucanje balona. Ako balon ne iskoči, tlak znači da atomi helija češće stupaju u interakciju s materijalom iz balona, a istječe brže.