Kodėl helio balionai ištuštėja?

Helio balionai ištuštėja po kelių dienų, nors įprasti latekso balionai, užpildyti oru, gali išlaikyti savo formą savaites. Kodėl helio balionai taip greitai praranda dujas ir pakyla? Atsakymas susijęs su helio prigimtimi ir baliono medžiaga.

Pagrindiniai patiekalai: helio balionai

Helis yra tauriųjų dujų, o tai reiškia, kad kiekvienas helio atomas turi pilną valentinis elektronų apvalkalas. Kadangi helio atomai yra stabilūs patys, jie nesudaro cheminių ryšių su kitais atomais. Taigi helio balionai užpildyti daugybe mažyčių helio atomų. Įprasti balionai pripildyti oro, o tai yra daugiausia azoto ir deguonies. Pavieniai azoto ir deguonies atomai jau yra daug didesni ir masyvesni nei helio atomai, be to, šie atomai jungiasi ir sudaro N

Helio atomai yra labai maži, todėl nedidelis atsitiktinis atomų judėjimas galiausiai leidžia jiems rasti kelią per baliono medžiagą per procesas vadinamas difuzija. Dalis helio patenka net per mazgą, kuris susieja balioną.

Nei helio, nei oro balionai visiškai neišleidžia oro. Tam tikru momentu dujų slėgis tiek baliono viduje, tiek išorėje tampa vienodas ir balionas pasiekia pusiausvyrą. Dujos vis dar keičiasi per baliono sienelę, bet jis toliau nesitraukia.

Oras lėtai sklinda per įprastus latekso balionus, tačiau tarpai tarp latekso molekulių yra pakankamai maži, todėl reikia daug laiko, kad ištekėtų pakankamai oro, kad būtų iš tikrųjų svarbu. Jei į latekso balioną įpilsite helio, jis taip greitai išsisklaidys, kad balionas greitai ištuštėtų. Be to, kai pripučiate latekso balioną, užpildote balioną dujomis ir darote spaudimą vidiniam jo medžiagos paviršiui. 5 colių spindulio baliono paviršius veikia maždaug 1000 svarų jėgos! Galite pripūsti balioną įpūtę į jį oro, nes jėga, tenkanti membranos ploto vienetui, nėra tokia didelė. Vis dar pakanka slėgio, kad helis prasiskverbtų per baliono sienelę, panašiai kaip vanduo laša per popierinį rankšluostį.

Taigi, helio balionai yra plonos folijos arba Mylar nes šie balionai išlaiko formą be didelio spaudimo ir poros tarp molekulių yra mažesnės.

Kas ištuštėja greičiau nei helio balionas? A vandenilis balionas. Nors vandenilio atomai sudaro cheminius ryšius vienas su kitu, kad taptų H₂ dujų, kiekviena vandenilio molekulė vis dar yra mažesnė už vieną helio atomą. Taip yra todėl, kad normaliuose vandenilio atomuose nėra neutronų, o kiekviename helio atome yra du neutronai.

Jau žinote, kad baliono medžiaga turi įtakos helio sulaikymui. Folija ir Mylar veikia geriau nei lateksas, popierius ar kitos porėtos medžiagos. Yra ir kitų veiksnių, turinčių įtakos tam, kiek laiko helio balionas išlieka pripūstas ir plūduriuoja.

• Baliono viduje esančios dangos turi įtakos jo tarnavimo laikui. Kai kurie helio balionai yra apdorojami geliu, kuris padeda ilgiau išlaikyti dujas baliono viduje.
• Temperatūra turi įtakos baliono veikimo trukmei. Esant aukštesnei temperatūrai, didėja molekulių judėjimas, todėl didėja difuzijos greitis (ir defliacijos greitis). Padidinus temperatūrą, padidėja ir slėgis, kurį dujos daro ant baliono sienelės. Jei balionas yra lateksinis, jis gali išsiplėsti, kad atitiktų padidėjusį slėgį, tačiau taip pat padidėja tarpai tarp latekso molekulių, todėl dujos gali greičiau išeiti. Folijos balionas negali išsiplėsti, todėl dėl padidėjusio slėgio balionas gali sprogti. Jei balionas neiššoka, dėl slėgio helio atomai dažniau sąveikauja su baliono medžiaga ir greičiau išteka.