Miks heeliumi õhupallid tühjenevad?

Heeliumi õhupallid tühjenevad mõne päeva pärast, kuigi tavalised õhuga täidetud lateksist õhupallid võivad oma kuju säilitada nädalaid. Miks kaotavad heeliumi õhupallid nii kiiresti gaasi ja tõusu? Vastus on seotud heeliumi ja õhupalli materjali olemusega.

Peamised pakkumised: heeliumi õhupallid

Heelium on väärisgaas, mis tähendab, et igal heeliumi aatomil on täis valents-elektronkiht. Kuna heeliumi aatomid on iseseisvad, ei moodusta nad keemilisi sidemeid teiste aatomitega. Seega on heeliumi õhupallid täidetud paljude pisikeste heeliumiaatomitega. Tavalised õhupallid täidetakse õhuga, mis on enamasti lämmastik ja hapnik. Üksikud lämmastiku- ja hapnikuaatomid on juba palju suuremad ja massiivsemad kui heeliumiaatomid ning need aatomid seostuvad omavahel, moodustades N

Heeliumi aatomid on väga väikesed – nii et aatomite juhuslik liikumine võimaldab neil lõpuks leida tee läbi õhupalli materjali. protsess, mida nimetatakse difusiooniks. Mõni heelium leiab isegi tee läbi sõlme, mis seob õhupalli.

Ei heelium ega õhupallid ei tühjene täielikult. Ühel hetkel muutub gaaside rõhk nii õhupalli sise- kui ka välisküljel samaks ja balloon saavutab tasakaalu. Üle õhupalli seina vahetatakse endiselt gaase, kuid see ei kahane enam.

Õhk hajub aeglaselt läbi tavaliste lateksist õhupallide, kuid lateksimolekulide vahelised vahed on piisavalt väikesed, et piisava õhu väljavoolamiseks kulub kaua aega, et see oleks tõesti oluline. Kui panete heeliumi lateksballooni, hajub see nii kiiresti välja, et teie õhupall tühjeneb peaaegu hetkega. Samuti täidate lateksõhupalli täispuhumisel õhupalli gaasiga ja avaldate survet selle materjali sisepinnale. 5-tollise raadiusega õhupalli pinnal on umbes 1000 naela jõudu! Saate õhupalli täis puhuda, puhudes sellesse õhku, sest jõud membraani pindalaühiku kohta ei ole nii suur. See on ikkagi piisav surve, et heeliumi läbi õhupalli seina suruda, umbes nagu vesi tilgub läbi paberrätiku.

Niisiis, heeliumi õhupallid on õhuke foolium või Mylar kuna need õhupallid hoiavad oma kuju ilma suurema surveta ja kuna molekulidevahelised poorid on väiksemad.

Mis tühjeneb kiiremini kui heeliumi õhupall? A vesinik õhupall. Kuigi vesinikuaatomid moodustavad üksteisega keemilisi sidemeid, et saada H₂ gaas, iga vesiniku molekul on siiski väiksem kui üks heeliumi aatom. Seda seetõttu, et tavalistel vesinikuaatomitel puuduvad neutronid, samas kui igal heeliumiaatomil on kaks neutronit.

Te juba teate, et õhupalli materjal mõjutab seda, kui hästi see heeliumi hoiab. Foolium ja Mylar töötavad paremini kui lateks või paber või muud poorsed materjalid. On ka teisi tegureid, mis mõjutavad seda, kui kaua heeliumi õhupall pumbatuna püsib ja hõljub.

• Õhupalli siseküljel olevad katted mõjutavad selle kestvust. Mõned heeliumi õhupallid on töödeldud geeliga, mis aitab hoida gaasi õhupalli sees kauem.
• Temperatuur mõjutab õhupalli kestvust. Kõrgemal temperatuuril suureneb molekulide liikumine, seega suureneb difusioonikiirus (ja deflatsioonikiirus). Temperatuuri tõus suurendab ka rõhku, mida gaas õhupalli seinale avaldab. Kui balloon on lateks, võib see laieneda, et kohaneda suurenenud rõhuga, kuid see suurendab ka lünki lateksimolekulide vahel, nii et gaas pääseb kiiremini välja. Fooliumist õhupall ei saa laieneda, seega võib suurenenud rõhk põhjustada õhupalli lõhkemise. Kui õhupall ei hüppa, tähendab rõhk, et heeliumi aatomid interakteeruvad õhupalli materjaliga sagedamini ja lekivad kiiremini välja.