ballons d'hélium sont des jouets pour enfants populaires parce qu'ils montent dans l'air, devant être attaché avec une ficelle pour les empêcher de voler loin. Ballons fait sauter avec le souffle, d'autre part, ne possèdent pas cette propriété. Ceci est dû à une différence de flottabilité. le comportement des ballons d'hélium est analogue à des choses qui flottent dans l'eau, tels que les cubes de glace et gilets de sauvetage.
Flottabilité
ballons d'hélium augmentent en raison de la force de flottabilité créée par l'air ambiant. La flottabilité est la tendance des fluides pour obtenir leur point le plus bas. Par conséquent, ils poussent quoi que ce soit moins dense. Un objet dans un fluide va continuer à augmenter jusqu'à ce que le fluide environnant a la même densité que l'objet; autrement dit, le fluide déplacé est de la même masse que l'objet est que le fluide de support. Si le fluide est un liquide, cette égalité ne peut être réalisée quand une certaine proportion de l'objet pousse au-dessus de la surface du fluide.
Air A Poids
Ballons exercent une force de compression sur leur contenu parce qu'ils veulent revenir à leur taille normale. Cette force place le contenu sous pression, ce qui rend le gaz à l'intérieur plus dense que ce qu'elle serait si on le laisse échapper du ballon. En raison de cette densité plus élevée, des ballons remplis d'air (par exemple, sauter avec le souffle) chute au sol. Il a plus de poids que l'air qui l'entoure. Depuis la masse dans les fluides cherche son point le plus bas, elle tombe sans être soutenu vers le haut.
Helium, cependant, est assez léger que, même comprimé, son poids ainsi que le poids du ballon sont généralement assez léger pour être poussé vers le haut par l'air qui tente de chercher un point inférieur environnant. Notez que cela ne se produirait pas moins que l'air avait un poids parce qu'alors la gravité ne serait pas en mesure de tirer en dessous des objets plus légers.
Ballons à l'hélium qui ne Float
Notez qu'en raison de la nature des fluides pour obtenir leur point le plus bas, il est possible pour un ballon d'hélium à couler dans l'air. Supposons un ballon arrêts d'étirement de manière significative après un certain point et peut prendre haute pression sans éclater. Il peut être rempli d'hélium tant qu'il descende en fait dans l'air. Si l'hélium est si dense que soit liquide, cela est évident, mais la peau de ballon serait fait si froid par l'hélium congelé qu'il pourrait facilement se briser après avoir heurté le sol.
Icebergs
Un exemple illustratif de la flottabilité dans les liquides nous vient icebergs. Lorsque la glace de glacier tombe dans l'océan, il est moins dense que l'eau de mer, de 10 pour cent. L'eau de l'océan essaie de chercher son plus bas niveau en raison de la gravité. Il pousse la glace sur la façon de le faire, ce qui oblige la glace jusqu'à ce qu'il déplace seulement la masse d'eau égale à sa propre masse.
L'atmosphère
Si l'hélium flotte dans l'air, pourquoi les autres gaz dans l'atmosphère se séparent pas en poids, trop? L'air est constitué d'oxygène et d'azote avec un peu de dioxyde de carbone et d'autres gaz à l'état de traces. Ce mélange est maintenue parce que l'azote est légèrement moins dense que l'oxygène. Air est d'environ 21 pour cent d'oxygène et 78 pour cent d'azote; par conséquent, l'oxygène pur va couler lentement dans l'air jusqu'à ce que les gaz éventuellement se mélangent et se répandent. La distribution de vitesse des gaz est continu. Parce qu'il ya tellement d'azote, il y aura beaucoup de ses molécules en mouvement trop lent à se rebondir au-dessus de toutes les molécules les plus lourdes de l'oxygène. poids moléculaire de l'hélium, cependant, est trop léger pour le genre de chevauchement vu entre l'oxygène et de l'azote.