Dlaczego balony z helem unoszą się w powietrzu?

Sielankę letniego popołudnia w parku przerywa płacz dziecka. Spacerowicze zadzierają głowy, by prześledzić trasę uciekiniera. Kolorowy balonik unosi się ku niebu, łamiąc serce małego właściciela. Chyba każdy z nas przynajmniej raz w życiu był świadkiem lub nieszczęśliwym bohaterem takiej historii. Ale jak to się dzieje, że balony z helem unoszą się w powietrzu?

Hel, czyli słoneczny pierwiastek

Swoją dumną nazwę hel (łac. helium) zawdzięcza Heliosowi, greckiemu bogu Słońca. Nie bez powodu. Po raz pierwszy zaobserwowano go w widmie korony słonecznej w 1868 roku i przez długi czas uważano, że na Ziemi go nie ma. Dziś wiemy, że hel występuje również w atmosferze ziemskiej oraz w niektórych złożach gazu ziemnego, jednak w znikomej ilości. Nawet jeśli pierwotnie znajdował się na Ziemi w większych ilościach, ze względu na niską masę i brak zdolności wiązania się z innymi pierwiastkami, już dawno opuścił naszą atmosferę.

Chociaż hel na ziemi występuje w śladowych ilościach, istnieją metody na jego otrzymywanie. Pierwsza z nich polega na przeróbce skroplonego powietrza metodą destylacji frakcjonowanej. Druga stosowana jest na dużą skalę właśnie w Polsce, a konkretnie w Odolanowie, gdzie znajduje się jedyna w UE instalacja do pozyskiwania helu z gazu ziemnego – opowiada ekspert z hurtowni gazów technicznych FENIX. Warto wiedzieć, że hel wykorzystywany jest na wiele sposobów, nie tylko do napełniania dziecięcych balonów. Używa się go m.in. w butlach z powietrzem przy głębokim nurkowaniu, a także w medycynie.

Balonik i proste prawa fizyki

Będąc najlżejszym z gazów niepalnych, hel wykorzystywany był w przeszłości do wypełniania aerostatów, czyli sterowców i balonów. Współcześnie stosunkowo kosztowny gaz w tym zastosowaniu zastępuje się ogrzanym powietrzem.

Na pytanie o to, dlaczego balony z helem unoszą się w powietrzu, odpowiedzieliśmy sobie już w powyższym akapicie. Hel jest po prostu lżejszy od powietrza. Oznacza to, że cięższe, bo gęstsze powietrze opada ku Ziemi, jednocześnie wypychając do góry balon wypełniony lżejszym gazem. Kiedy balon unosi się ku górze, powoli zmienia się też powietrze w jego otoczeniu. Im wyżej, tym niższa gęstość powietrza. Na wysokości ok. 8 km gęstość powietrza i helu w balonie jest niemal równa, toteż balon przestaje się unosić. Następnie panujące tu niskie temperatury niszczą balon.

Kupując dziecku balon z helem, liczymy na to, że nowa zabawka nie ucieknie i będzie cieszyła oczy malucha jak najdłużej. Wypełniony helem balonik w domu może unosić się pod sufitem nawet do trzech tygodni. Dotyczy to jednak balonów foliowych, które tworzą lepszą barierę dla gazu. Z balonów lateksowych hel ulatnia się zdecydowanie szybciej, toteż tracą one formę i opadają w ciągu zaledwie kilku godzin.