Hēlija baloni iztukšojas pēc dažām dienām, lai gan parastie lateksa baloni, kas piepildīti ar gaisu, var saglabāt savu formu nedēļām. Kāpēc hēlija baloni tik ātri zaudē gāzi un paceļas? Atbilde ir saistīta ar hēlija dabu un balona materiālu.
Galvenās līdzņemamās iespējas: hēlija baloni
- Hēlija baloni peld, jo hēlijs ir mazāk blīvs nekā gaiss.
- Hēlija baloni iztukšojas, jo hēlija atomi ir pietiekami mazi, lai slīdētu starp atstarpēm balona materiālā.
- Hēlija baloni ir Mylar, nevis gumijas, jo starp Mylar molekulām ir mazāk vietas, tāpēc balons paliek piepūsts ilgāk.
Hēlijs pret gaisu balonos
Hēlijs ir cēlgāze, kas nozīmē, ka katram hēlija atomam ir pilna valences elektronu apvalks. Tā kā hēlija atomi ir stabili paši, tie neveido ķīmiskas saites ar citiem atomiem. Tātad hēlija baloni ir piepildīti ar daudziem sīkiem hēlija atomiem. Parastie baloni ir piepildīti ar gaisu, kas ir pārsvarā slāpeklis un skābeklis. Atsevišķi slāpekļa un skābekļa atomi jau ir daudz lielāki un masīvāki nekā hēlija atomi, turklāt šie atomi savienojas kopā, veidojot N
2 un O2 molekulas. Tā kā hēlijs ir daudz mazāk masīvs nekā gaisā esošais slāpeklis un skābeklis, hēlija baloni peld. Tomēr mazākais izmērs arī izskaidro, kāpēc hēlija baloni tik ātri iztukšojas.Hēlija atomi ir ļoti niecīgi — tāpēc niecīgā atomu nejaušā kustība galu galā ļauj tiem atrast ceļu cauri balona materiālam cauri process, ko sauc par difūziju. Daļa hēlija pat atrod ceļu caur mezglu, kas atvienojas no balona.
Ne hēlijs, ne gaisa baloni pilnībā neiztukšojas. Kādā brīdī gāzu spiediens gan balona iekšpusē, gan ārpusē kļūst vienāds un balons sasniedz līdzsvaru. Gāzes joprojām tiek apmainītas pāri balona sienai, taču tas vairs nesamazinās.
Kāpēc hēlija baloni ir folija vai milārs
Gaiss lēnām izkliedējas caur parastajiem lateksa baloniem, taču spraugas starp lateksa molekulām ir pietiekami mazas, tāpēc ir nepieciešams ilgs laiks, līdz izplūst pietiekami daudz gaisa, lai tas būtu patiešām svarīgs. Ja ievietojat hēliju lateksa balonā, tas izkliedējas tik ātri, ka jūsu balons gandrīz nekavējoties iztukšotos. Turklāt, piepūšot lateksa balonu, jūs piepildāt balonu ar gāzi un izdarat spiedienu uz tā materiāla iekšējo virsmu. 5 collu rādiusa balona virsmai ir aptuveni 1000 mārciņu spēks! Jūs varat piepūst balonu, iepūšot tajā gaisu, jo spēks uz membrānas laukuma vienību nav tik liels. Tas joprojām ir pietiekams spiediens, lai izspiestu hēliju cauri balona sienai, līdzīgi kā ūdens pil caur papīra dvieli.
Tātad, hēlija baloni ir plānas folijas vai Mylar jo šie baloni saglabā savu formu bez liela spiediena un tāpēc, ka poras starp molekulām ir mazākas.
Ūdeņradis pret hēliju
Kas iztukšojas ātrāk nekā hēlija balons? A ūdeņradis balons. Pat ja ūdeņraža atomi veido ķīmiskās saites savā starpā, lai kļūtu par H2 gāze, katra ūdeņraža molekula joprojām ir mazāka par vienu hēlija atomu. Tas ir tāpēc, ka parastajiem ūdeņraža atomiem trūkst neitronu, savukārt katram hēlija atomam ir divi neitroni.
Faktori, kas ietekmē to, cik ātri iztukšojas hēlija balons
Jūs jau zināt, ka balona materiāls ietekmē to, cik labi tas satur hēliju. Folija un Mylar darbojas labāk nekā latekss vai papīrs vai citi poraini materiāli. Ir arī citi faktori, kas ietekmē to, cik ilgi hēlija balons paliek piepūsts un peld.
- Pārklājumi balona iekšpusē ietekmē tā kalpošanas laiku. Daži hēlija baloni tiek apstrādāti ar želeju, kas palīdz ilgāk noturēt gāzi balonā.
- Temperatūra ietekmē balona kalpošanas laiku. Augstākā temperatūrā molekulu kustība palielinās, tāpēc palielinās difūzijas ātrums (un deflācijas ātrums). Temperatūras paaugstināšana palielina arī spiedienu, ko gāze iedarbojas uz balona sienu. Ja balons ir latekss, tas var izplesties, lai pielāgotos paaugstinātajam spiedienam, taču tas arī palielina atstarpes starp lateksa molekulām, tādējādi gāze var ātrāk izplūst. Folijas balons nevar izplesties, tāpēc paaugstināts spiediens var izraisīt balona pārsprāgšanu. Ja balons neizsprāgst, spiediens nozīmē, ka hēlija atomi biežāk mijiedarbojas ar balona materiālu, ātrāk izplūstot.