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헬륨 풍선이 왜 수축합니까?

헬륨 풍선이 왜 수축합니까?

공기로 채워진 일반 라텍스 풍선은 몇 주 동안 모양을 유지할 수 있지만 헬륨 풍선은 며칠 후에 수축합니다. 헬륨 풍선이 가스와 리프트를 너무 빨리 잃는 이유는 무엇입니까? 답은 헬륨과 풍선 물질의 성질과 관련이 있습니다.

주요 테이크 아웃 : 헬륨 풍선

  • 헬륨은 공기보다 밀도가 낮기 때문에 헬륨 풍선이 뜹니다.
  • 헬륨 풍선은 헬륨 원자가 풍선 재료의 공간 사이에서 미끄러질 정도로 작기 때문에 수축합니다.
  • 헬륨 풍선은 마일 라 (Mylar)이며 마일 라 (Mylar)의 분자 사이에 공간이 적기 때문에 고무가 아닙니다. 따라서 풍선은 더 길게 팽창합니다.

풍선 속의 공기 대 헬륨

헬륨은 희가스이며, 이는 각 헬륨 원자가 완전한 원자가 전자 껍질을 가짐을 의미합니다. 헬륨 원자는 자체적으로 안정하기 때문에 다른 원자와 화학 결합을 형성하지 않습니다. 따라서 헬륨 풍선은 많은 작은 헬륨 원자로 채워져 있습니다. 일반 풍선에는 공기가 채워져 있는데, 이는 대부분 질소와 산소입니다. 단일 질소 및 산소 원자는 이미 헬륨 원자보다 훨씬 크고 무겁고, 이들 원자는 서로 결합하여 N을 형성합니다.2 그리고 O2 분자. 헬륨은 공기 중의 질소와 산소보다 훨씬 덜 무겁기 때문에 헬륨 풍선이 부유합니다. 그러나 더 작은 크기는 헬륨 풍선이 왜 그렇게 빨리 수축하는지 설명합니다.

헬륨 원자는 매우 작기 때문에 원자의 임의의 움직임은 결국 확산이라는 과정을 통해 풍선의 재료를 통해 길을 찾을 수 있습니다. 일부 헬륨은 심지어 풍선을 묶는 매듭을 통해 길을 찾습니다.

헬륨이나 에어 벌룬은 완전히 수축되지 않습니다. 어떤 시점에서, 풍선의 내부와 외부의 가스 압력은 동일하게되고 풍선은 평형에 도달합니다. 가스는 여전히 풍선 벽을 통해 교환되지만 더 이상 줄어들지 않습니다.

헬륨 풍선이 호일 또는 마일 라인 이유

공기는 일반적인 라텍스 풍선을 통해 천천히 확산되지만 라텍스 분자 사이의 간격은 아주 작아서 충분한 공기가 새어 나오기까지 오랜 시간이 걸립니다. 헬륨을 라텍스 풍선에 넣으면 풍선이 너무 빨리 퍼져 풍선이 즉시 수축됩니다. 또한 라텍스 풍선을 부 풀릴 때 풍선으로 가스를 채우고 재료의 내부 표면에 압력을가합니다. 5 인치 반경의 풍선은 표면에 약 1000 파운드의 힘이 가해집니다! 막의 단위 면적당 힘이 그다지 크지 않기 때문에 공기를 불어 넣음으로써 풍선을 팽창시킬 수 있습니다. 종이 타월을 통해 물이 떨어지는 방식과 마찬가지로 풍선 벽을 통해 헬륨을 강제로 공급하기에는 여전히 충분한 압력입니다.

따라서 헬륨 풍선은 얇은 호일 또는 마일 라 (Mylar)입니다.이 풍선은 많은 압력이 필요없이 모양을 유지하며 분자 사이의 공극이 작기 때문입니다.

수소 대 헬륨

헬륨 풍선보다 빨리 수축하는 것은 무엇입니까? 수소 풍선. 수소 원자가 서로 화학 결합을 형성하여 H가 되더라도2 각 수소 분자는 여전히 단일 헬륨 원자보다 작습니다. 이는 정상적인 수소 원자에는 중성자가없고 각 헬륨 원자에는 두 개의 중성자가 있기 때문입니다.

헬륨 풍선이 얼마나 빨리 수축되는지에 영향을 미치는 요인

벌룬 재료가 헬륨을 얼마나 잘 보유하는지에 영향을 미친다는 것을 이미 알고 있습니다. 호일과 마일라는 라텍스 나 종이 또는 기타 다공성 물질보다 잘 작동합니다. 헬륨 풍선이 팽창되어 떠있는 시간에 영향을 미치는 다른 요소가 있습니다.

  • 풍선 내부의 코팅은 지속 시간에 영향을줍니다. 일부 헬륨 풍선은 풍선 내부의 가스를 오래 유지하는 데 도움이되는 젤로 처리됩니다.
  • 온도는 풍선의 지속 시간에 영향을줍니다. 온도가 높을수록 분자의 운동이 증가하여 확산 속도 (및 수축 속도)가 증가합니다. 온도를 높이면 가스가 풍선 벽에 가하는 압력도 증가합니다. 벌룬이 라텍스라면, 증가 된 압력을 수용하기 위해 팽창 할 수 있지만, 이것은 또한 라텍스 분자 사이의 갭을 증가 시켜서 가스가 더 빨리 빠져 나갈 수있다. 호일 풍선은 팽창 할 수 없으므로 압력이 증가하면 풍선이 터질 수 있습니다. 풍선이 터지지 않으면 압력은 헬륨 원자가 풍선 재료와 더 자주 상호 작용하여 더 빨리 누출되는 것을 의미합니다.