لماذا تفريغ بالونات الهيليوم؟

تنكمش بالونات الهيليوم بعد بضعة أيام ، على الرغم من أن بالونات اللاتكس العادية المملوءة بالهواء قد تمسك بشكلها لأسابيع. لماذا تفقد بالونات الهيليوم غازها ورفعها بهذه السرعة؟ الجواب يتعلق بطبيعة الهيليوم ومادة البالون.

الوجبات الجاهزة الرئيسية: بالونات الهيليوم

الهليوم هو غاز نبيلوهو ما يعني أن كل ذرة هيليوم ممتلئة تكافؤ قذيفة الإلكترون. لأن ذرات الهيليوم مستقرة من تلقاء نفسها ، فإنها لا تشكل روابط كيميائية مع ذرات أخرى. لذا ، تمتلئ بالونات الهيليوم بالكثير من ذرات الهيليوم الصغيرة. تمتلئ البالونات العادية بالهواء ، وهو معظمهم من النيتروجين والأكسجين. ذرات النيتروجين والأكسجين المفردة هي أكبر بكثير وأكثر كتلة من ذرات الهيليوم ، بالإضافة إلى أن هذه الذرات تترابط معًا لتشكل N₂ و O₂ جزيئات. بما أن الهيليوم أقل كتلة من النيتروجين والأكسجين في الهواء ، تطفو بالونات الهيليوم. ومع ذلك ، فإن الحجم الأصغر يفسر أيضًا سبب تفريغ بالونات الهيليوم بسرعة.

إن ذرات الهيليوم صغيرة جدًا - صغيرة جدًا تسمح الحركة العشوائية للذرات لها في نهاية المطاف بالعثور على طريقها عبر مادة البالون من خلال عملية تسمى الانتشار. حتى أن بعض الهليوم يجد طريقه عبر العقدة التي تربط البالون.

لا الهليوم ولا بالونات الهواء تنكمش تمامًا. عند نقطة ما ، يصبح ضغط الغازات داخل وخارج البالون هو نفسه ويصل البالون إلى التوازن. لا تزال الغازات يتم تبادلها عبر جدار البالون ، لكنها لا تتقلص أكثر.

ينتشر الهواء ببطء من خلال بالونات اللاتكس العادية ، لكن الفجوات بين جزيئات اللاتكس صغيرة بما يكفي بحيث تستغرق وقتًا طويلاً حتى يتسرب ما يكفي من الهواء إلى المادة. إذا قمت بوضع الهيليوم في بالون اللاتكس ، فإنه ينتشر بسرعة كبيرة بحيث ينفجر البالون في وقت قصير جدًا. أيضا ، عندما تضخم بالون اللاتكس ، تملأ البالون بالغاز وتضغط على السطح الداخلي لمواده. يبلغ قطر بالون 5 بوصات حوالي 1000 رطل من القوة التي تمارس على سطحه! يمكنك نفخ البالون عن طريق نفخ الهواء فيه لأن القوة لكل وحدة مساحة من الغشاء ليست بهذا القدر. لا يزال الضغط كافًا لإخراج الهيليوم من خلال جدار البالون ، تمامًا مثل كيفية تدفق الماء عبر منشفة ورقية.

لذا ، فإن بالونات الهيليوم رقيقة أو مايلر لأن هذه البالونات تحمل شكلها دون الحاجة إلى الكثير من الضغط ولأن المسام بين الجزيئات أصغر.

ما الذي يفرغ أسرع من بالون الهيليوم؟ أ هيدروجين بالون. على الرغم من أن ذرات الهيدروجين تشكل روابط كيميائية مع بعضها البعض لتصبح H₂ الغاز ، كل جزيء هيدروجين لا يزال أصغر من ذرة الهيليوم. وذلك لأن ذرات الهيدروجين تفتقر إلى النيوترونات ، في حين أن كل ذرة هيليوم لها نيوترونان.

أنت تعرف بالفعل أن مادة البالون تؤثر على مدى احتفاظها بالهليوم. يعمل الرقاقة والميلار بشكل أفضل من اللاتكس أو الورق أو المواد المسامية الأخرى. هناك عوامل أخرى تؤثر على المدة التي يظل فيها بالون الهيليوم منتفخًا ويطفو.

• تؤثر الطلاءات الموجودة داخل البالون على مدة استمرارها. يتم التعامل مع بعض بالونات الهيليوم باستخدام هلام يساعد على الاحتفاظ بالغاز داخل البالون لفترة أطول.
• درجة الحرارة يؤثر على مدة استمرار البالون. عند درجة حرارة أعلى ، تزداد حركة الجزيئات ، وبالتالي يزداد معدل الانتشار (ومعدل الانكماش). يزيد من درجة الحرارة كما يزيد من الضغط الذي يمارسه الغاز على جدار البالون. إذا كان البالون من اللاتكس ، فيمكن أن يتمدد لاستيعاب الضغط المتزايد ، ولكن هذا يزيد أيضًا من الفجوات بين جزيئات اللاتكس ، لذلك يمكن للغاز أن يهرب بسرعة أكبر. لا يمكن أن يمتد بالون الفويل ، لذلك يمكن أن يتسبب الضغط المتزايد في انفجار البالون. إذا لم ينفجر البالون ، فإن الضغط يعني أن ذرات الهيليوم تتفاعل أكثر مع مادة البالون ، وتتسرب بسرعة أكبر.