Гелиевые воздушные шары

Очень привлекательным выглядит круглый воздушный шар, который летит вверх, или фигуры из воздушных шаров парящих под потолком. Свойства легкости придаёт шарику гелий, которым он заполнен.

Почему гелиевые шары летаю?

Потому что масса гелия в 7 раз меньше массы воздуха. Шар, наполненный гелием, вытесняется воздухом вверх. Он всплывает как деревянная палка, брошенная в пруд.

Окружающий воздух вызывает давление на гелиевый шар, которое называется подъемной силой (закон Архимеда). Гелий обладает летучестью, поэтому на него действует подъемная сила (архимедова). Подъемная сила зависит от массы шара — чем она больше, тем больше подъемная сила. Приведем пример: шарик размером 12'' надутый до своих оптимальных размеров вмещает в себя 11 литров гелия.

Вычислим подъемную силу, действующую на шар

11 x ( 1,293 г. (вес 1 литра воздуха) — 0.178 г (вес 1 литра гелия) = 12.3 г.

Вес самого шара — примерно 2 грамма. Подъемная сила во много раз больше веса воздушного шарика, именно поэтому он взлетает, и даже может поднять груз в 10 грамм.

На практике для надувания шаров используют смешанный состав из гелия и воздуха. Это позволяет экономить. Но рекомендуют использовать смесь: 20% воздуха и 80% гелия. Если шары большие — часть гелия можно уменьшить до 60%. Для смешивания гелия с воздухом используют специальные насадки на баллоны.

Гелиевые шары постепенно сдуваются и падают

Это происходит из-за того, что гелий, как самый текучий газ, выходит через латексные стенки и шар медленно теряет свой объем, а подъемная сила пропорционально уменьшается. Когда вес шара и действующая подъемная сила становятся одинаковыми — шар приземляется на пол.

Стоит учесть момент: если шар передуть больше умеренного размера, он потеряет свою прочность, так как стенки латекса становятся слишком тонкие и любые пыльные частицы смогут повредить его. А если шары станут тереться друг об друга при воздушных потоках то стенки шариков быстрее получают микроповреждения, через которые гелий быстро покидает их, в итоге шар очень быстро потеряет свой представительный вид или вообще лопается.

Гелий внутри шара имеет большое давление, больше, чем давление воздуха снаружи шара — иначе шар не надуть. Если температура окружающей среды повышается — поднимается и давление гелия, что приводит к быстрому вытеканию газа — быстрому «сгоранию» шарика.