Helium är en ädelgas som är mindre tät än luft. När en ballong är fylld med helium tränger heliumgasen undan en lika stor volym luft, men vikten av heliumgasen är mindre än vikten av luften som förträngdes. Denna skillnad i vikt skapar en uppåtgående kraft som lyfter ballongen.
Hur mycket lyft en ballong genererar beror på flera faktorer, inklusive ballongens volym, heliumgasens densitet och densiteten hos den omgivande luften. Större ballonger har större volym och tränger därför undan mer luft, vilket skapar mer lyft. Heliumgas som är renare och har lägre densitet ger större lyft jämfört med heliumgas som blandas med andra gaser. Dessutom stiger ballonger fyllda med helium högre i mindre tät luft, till exempel på högre höjder eller i varmare temperaturer.
Heliumballonger har olika användningsområden, inklusive fester, festivaler, dekorationer och vetenskapliga experiment. De används också i väderballonger och luftskepp på grund av deras förmåga att lyfta nyttolaster och flyta på höga höjder.
Här är en steg-för-steg förklaring av hur heliumballonger fungerar:
1. En ballong fylls med heliumgas från en heliumtank eller en heliumfylld partyballong.
2. När ballongen fylls med helium sprids heliumatomerna ut och tränger undan en lika stor volym luftpartiklar inuti ballongen.
3. Heliumgasen har en lägre densitet jämfört med luften den förträngde. Det betyder att heliumgasens vikt är mindre än vikten av luften som förträngdes.
4. Skillnaden i vikt mellan heliumgasen och den undanträngda luften skapar en uppåtriktad kraft som kallas flytkraft.
5. Den flytande kraften verkar mot den nedåtriktade tyngdkraften som drar ner ballongen.
6. Om flytkraften är större än ballongens vikt, vilket inkluderar vikten av ballongmaterialet, snöret eller bandet och eventuell nyttolast som anslutits, stiger ballongen.
7. Ballongen kommer att fortsätta att stiga tills den når en höjd där densiteten av den omgivande luften är lika med densiteten för heliumgasen inuti ballongen, vid vilken punkt flytkraften blir lika med ballongens vikt, vilket orsakar den att flyta på konstant höjd.
Sammantaget fungerar heliumballonger utifrån principen om flytkraft, där skillnaden i densitet mellan heliumgasen inuti ballongen och den omgivande luften skapar en uppåtriktad kraft som lyfter ballongen.
