Cómo globos de helio trabajan

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¿Por qué los globos volando cuando se suelta de ellos? Tenemos la respuesta.

Introducción a la forma en globos de helio Trabajo

Hay algo increíblemente bueno de globos de helio! Si usted compra uno en el circo o feria, puede mantener su cadena y va a viajar a lo largo por encima de ti. Si se suelta de la cadena, que va a volar lejos hasta que no puedes ver más.

Si alguna vez se preguntó por qué vuela lejos, sigue leyendo. En esta edición de Como funcionan las cosas, usted encontrará todo acerca de helio!

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Mientras el helio más el globo es más ligero que el aire que desplaza, el globo flotar en el aire.

Flotando en general

La mayoría de nosotros nos sentimos cómodos con la idea de algo flotando en el agua. Vemos que suceda todos los días. De hecho, las propias personas flotar en el agua, así que tenemos una manera de experimentar directamente la flotación agua. La razón por qué las cosas flotan en el agua se aplica al aire, así, así que vamos a empezar por la comprensión de flotación de agua.

Digamos que usted toma una botella de refresco de 1 litro de plástico, vaciar la gaseosa que contiene, poner la tapa en ella (por lo que tiene una botella sellada llena de aire), atar una cuerda alrededor de ella como si fuera un globo, y bucear hasta el fondo de la parte más profunda de una piscina con él. Desde la botella está llena de aire, se puede imaginar que tendrá un fuerte deseo de subir a la superficie. Usted puede sentarse en el fondo de la piscina con él, la celebración de la cadena, y va a actuar igual que un globo de helio hace en el aire. Si se suelta la cadena de la botella aumentará rápidamente a la superficie del agua.


La razón de que esta botella de soda "globo" quiere elevarse en el agua es porque el agua es un fluido y la botella 1-litro es desplazamiento un litro de ese fluido. La botella y el aire en ella pesan quizás una onza como máximo (1 litro de aire pesa aproximadamente un gramo, y la botella es muy ligero, así). El litro de agua que desplaza, sin embargo, pesa alrededor de 1000 gramos (2,2 libras o menos). Debido a que el peso de la botella y su aire es menor que el peso del agua que desplaza, los flotadores de botella. Esta es la ley de flotabilidad.

Cómo el trabajo de Helio Globos

Flotación Helio

Globos de helio trabajan por la misma ley de flotabilidad. En este caso, el globo de helio que tienes por una cadena está flotando en un "pool" de aire (cuando se pone de pie bajo el agua en el fondo de una piscina, que está de pie en una "piscina de agua" quizás 10 pies de profundidad - - cuando se pone de pie en un campo abierto que está de pie en la parte inferior de un "pool de aire" que es muchas millas de profundidad). El globo de helio desplaza una cantidad de aire (al igual que la botella vacía desplaza una cantidad de agua). Mientras el helio más el globo es más ligero que el aire que desplaza, el globo flotar en el aire.

Resulta que el helio es mucho más ligero que el aire. La diferencia no es tan grande como lo es entre el agua y el aire (un litro de agua pesa alrededor de 1.000 gramos, mientras que un litro de aire pesa aproximadamente 1 gramo), pero es significativo. Pesa Helio 0.1785 gramos por litro. Nitrógeno pesa 1.2506 gramos por litro, y puesto que el nitrógeno constituye alrededor del 80 por ciento del aire que respiramos, 1,25 gramos es una buena aproximación para el peso de un litro de aire.

Por lo tanto, si usted fuera a llenar una botella de refresco de 1 litro lleno de helio, la botella pesaría aproximadamente 1 gramo menos de la misma botella llena de aire. Eso no suena como mucho - la propia botella pesa más de un gramo, por lo que no va a flotar. Sin embargo, en grandes volúmenes, la diferencia de 1 gramo por litro entre el aire y helio pueden subir. Esto explica por qué dirigibles y los globos son generalmente bastante grande - que tienen que desplazar una gran cantidad de aire a flotar. El siguiente diagrama muestra los diferentes capacidades de elevación de diferentes volúmenes de helio:

Cómo el trabajo de Helio Globos

Un globo de 100 pies de diámetro puede levantar 33.000 libras! He aquí cómo usted puede averiguar la capacidad de elevación del helio en un globo de helio esférica:

  1. Determinar el volumen del globo. El volumen de una esfera es 4/3 * pi * r3, donde r es el radio del globo. Así que primero determinar el radio de la esfera (el radio es la mitad del diámetro). El cubo de la radio (se multiplica por sí mismo dos veces: r * r * r), se multiplica por 3.4 y luego se multiplica por Pi. Si usted está midiendo su globo en pies, que le da el volumen del balón en pies cúbicos.
  2. Un pie cúbico de helio va a levantar unos 28,2 gramos, por lo que multiplicar el volumen del globo por 28,2.
  3. Divide por 448 - el número de gramos de una libra - para determinar el número de libras que puede levantar.

Así, por ejemplo, un globo de 20 pies tiene un radio de 10 pies. 10 * 10 * 10 * 3.14 * 4/3 = 4.186 pies cúbicos de volumen. 4.186 pies cúbicos * 28,2 gramos / pies cúbicos = 118,064 gramos. 118,064 gramos / 448 gramos por libra = 263 libras de fuerza de elevación.

Aunque no se utiliza mucho más, globos de hidrógeno alguna vez fueron muy populares. El hidrógeno pesa sólo 0,08988 gramos por litro. Sin embargo, es altamente inflamable, por lo que la más mínima chispa puede provocar una gran explosión.

Así que ¿por qué son el helio y el hidrógeno mucho más ligero que el aire? Es debido a que el hidrógeno y el helio átomos son más ligeros que un átomo de nitrógeno. Tienen menos electrones, protones y neutrones que los átomos de nitrógeno hacen, y eso los hace más ligeros (peso atómico aproximado de hidrógeno es 1, el helio es de 4 y el nitrógeno es 14). Aproximadamente el mismo número de átomos de cada uno de estos elementos se llena aproximadamente la misma cantidad de espacio. Por lo tanto, los gases hechas de átomos más ligeros son más ligeros.

Aire caliente

Qué pasa globos de aire caliente? Ellos trabajan por principios similares. Si se calienta un gas se expande. En el caso de un globo de aire caliente, cuando el gas en el interior del globo se expande el gas adicional es empujado fuera de la parte inferior del globo, lo que significa que hay menos átomos dentro del globo, lo que significa que el aire en el globo es más ligero que el aire fuera del globo.


La cantidad de potencia de elevación es controlado por lo caliente que el aire es. Si se calienta el aire dentro del globo 100 grados F más caliente que la temperatura del aire exterior, a continuación, el aire dentro del globo será de aproximadamente 25 por ciento más ligero que el aire exterior del globo. Así que un pie cúbico de aire pesa alrededor de 35 gramos a 32 grados F. Un pie cúbico de aire caliente a 132 grados F tendrá un peso de 25 por ciento menos, o alrededor de 26,5 gramos. La diferencia es de 8,5 gramos o menos. Así que un globo de aire caliente tiene que ser mucho más grande para soportar el mismo peso, pero será flotar ya que el aire caliente es más ligero que el aire más fresco.

Usted puede tener una idea de cuánto contratos aire y se expande como sus cambios de temperatura por realizar el siguiente experimento:

  1. Tome dos bolsas Ziplock (tamaño 1 galón) y volarlos (usted puede hacer esto por comprimir la bolsa cerrada, luego de descomprimir un pequeño agujero en un extremo de la cremallera). Blow cada bolsa como un globo y sellarlo mientras se mantiene la presión en el último suspiro. Usted quiere que estas bolsas para ser completa - desea que el plástico en ambas bolsas infladas a ser tensa.
  2. Ahora deje que las bolsas se sientan en la mesa durante un par de minutos y se enfrían. Usted bombea 98,6 grados F de aire en ellos, y desea que la temperatura baje a temperatura ambiente. Las bolsas probablemente se convertirá en un poco menos tensa en el proceso de enfriamiento (tiene sentido ...) por lo que añadir una más soplo de aire para que se tensa de nuevo.
  3. Ahora pegar una de las bolsas en el congelador durante unos tres minutos, dejando el otro en el mostrador. Al tomar la bolsa en el congelador a cabo habrá desinflado un poco. ¿Cuánto cuesta? Por cerca de 10 por ciento a 15 por ciento. Se ha desinflado porque el aire frío es más denso que el aire más caliente. Comparar la bolsa fría a la bolsa en el mostrador - la bolsa de frío no será tensa en absoluto. Entonces una cosa divertida sucederá cuando la bolsa fría se calienta - obtendrá tensa de nuevo y volver a su tamaño original!

Se puede ver claramente que el aire más caliente ocupa más espacio que el aire más fresco. Por lo tanto, el aire caliente es más ligero que el aire más fresco, y eso es lo que hace que un globo de aire caliente flotando!

Para obtener más información sobre los paseos en globo, haga clic aquí para una colección de enlaces y echa un vistazo Cómo Hot Air Balloons Trabajo!

Dónde helio viene de

Si pones en un globo de helio y soltar el globo, el globo se eleva hasta que salte. Cuando aparece, el helio que se escapa no tiene ninguna razón para dejar de - simplemente sigue adelante y fugas hacia el espacio.

Por lo tanto, en la atmósfera que hay muy poco helio en cualquier momento dado. El helio que está ahí proviene de partículas alfa emitida por la desintegración radiactiva (ver Cómo la radiación Obras Nucleares para más detalles sobre la desintegración alfa). En los lugares que tienen una gran cantidad de mineral de uranio, gas natural tiende a contener altas concentraciones de helio (hasta 7 por ciento). Esto tiene sentido, ya que la desintegración del uranio emite una gran cantidad de partículas alfa y un bolsillo de gas natural tiende a ser un subterráneo recipiente sellado. El helio se destila criogénicamente de gas natural para producir helio ponemos en globos.

Para más información sobre el helio y otros temas relacionados, echa un vistazo a los enlaces de la página siguiente!

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