L'elio è un gas nobile meno denso dell'aria. Quando un palloncino è riempito di elio, il gas elio sposta un uguale volume d'aria, ma il peso del gas elio è inferiore al peso dell'aria che è stata spostata. Questa differenza di peso crea una forza verso l'alto che solleva il palloncino.
La quantità di portanza generata da un palloncino dipende da diversi fattori, tra cui il volume del palloncino, la densità del gas elio e la densità dell'aria circostante. I palloncini più grandi hanno un volume maggiore e quindi spostano più aria, creando più portanza. Il gas elio più puro e con una densità inferiore fornisce una portanza maggiore rispetto al gas elio miscelato con altri gas. Inoltre, i palloncini riempiti di elio salgono più in alto in aria meno densa, come ad altitudini più elevate o a temperature più calde.
I palloncini a elio trovano varie applicazioni, tra cui feste, festival, decorazioni ed esperimenti scientifici. Sono utilizzati anche nei palloni meteorologici e nei dirigibili per la loro capacità di sollevare carichi utili e galleggiare ad alta quota.
Ecco una spiegazione passo passo di come funzionano i palloncini di elio:
1. Un palloncino è riempito con gas elio da un serbatoio di elio o da un palloncino da festa riempito di elio.
2. Quando il palloncino si riempie di elio, gli atomi di elio si espandono e spostano un volume uguale di particelle d'aria all'interno del palloncino.
3. Il gas elio ha una densità inferiore rispetto all'aria spostata. Ciò significa che il peso del gas elio è inferiore al peso dell'aria spostata.
4. La differenza di peso tra il gas elio e l'aria spostata crea una forza verso l'alto nota come galleggiabilità.
5. La forza di galleggiamento agisce contro la forza di gravità verso il basso, che spinge il palloncino verso il basso.
6. Se la forza di galleggiamento è maggiore del peso del palloncino, che include il peso del materiale del palloncino, della corda o del nastro e di qualsiasi carico utile attaccato, il palloncino si solleva.
7. Il pallone continuerà a salire fino a raggiungere un'altitudine in cui la densità dell'aria circostante è uguale alla densità del gas elio all'interno del pallone, a quel punto la forza di galleggiamento diventa uguale al peso del pallone, facendolo galleggiare ad un'altezza costante.
Nel complesso, i palloncini a elio funzionano in base al principio della galleggiabilità, dove la differenza di densità tra il gas elio all'interno del palloncino e l'aria circostante crea una forza verso l'alto che solleva il palloncino.
