Почему гелиевые шары летают?
Причина популярности гелия в качестве наполнителя для воздушных шаров кроется в уникальных свойствах газа: он обладает инертностью, относительно стабильно ведет себя в разных условиях и при этом имеет плотность меньше воздуха, что позволяет шарикам взмывать в небо. Правильно подобранный диаметр шара и объем закачанного в него гелия гарантируют воздушному украшению несколько часов полета.
Поскольку такой наполнитель является текучим газом, его молекулы обладают способностью просачиваться через микротрещины в стенках шара. Для сохранения гелия внутри, поверхность оболочки обрабатывается специальными средствами hi-float.
Грузоподъемность воздушного шара
Масса, которую может поднять воздушный шар, наполненный гелием, зависит от диаметра изделия и количества газа.
- Экспериментальным путем было выяснено, что средняя «грузоподъемность» гелия составляет 1 кг на 1 м3 газа.
Исходя из этого соотношения, один-единственный воздушный шар диаметром 25 см поднимает груз весом около 3-4 грамма. Металлизированные шары такого же диаметра, наполненные гелием, способны поднять до 5 грамм веса. Таким образом, чтобы поднять одну шоколадную конфету весом 15 грамм потребуется 3-4 воздушных шара.
- Для предметов потяжелее потребуется большее количество шаров. Так, роза весом 70 грамм взлетит на связке из 17-20 шаров, а мягкая игрушка весом 200 грамм потребует 50 шаров!
Сразу стоит отметить, что подобные расчеты верны для конкретных условий – внутри помещений с установленной температурой и влажностью. На улице же присутствует множество факторов, которые влияют на свойства газа. Так, следует учитывать атмосферное давление, меняющееся с высотой, воздействие солнечного света, силу ветра и другие условия.
Смогут ли гелиевые шары поднять человека в воздух?
Как мы видим, воздушные шары, наполненные гелием, в определенных условиях могут взмыть вверх, унося за собой некоторый груз. Но могут ли они поднять человека?
Делая расчеты с поправкой на реальные условия, стоит сразу сказать, что маленькие шары в совокупности будут иметь большую массу, уменьшая грузоподъемность гелия. Поэтому для полета человека лучше использовать шары большего диаметра – около 1 метра. Грузоподъемность такого шара будет составлять порядка 0,5 кг.
- Чтобы поднять в воздух 70-килограммового человека, потребуется около 140 шаров с диаметром 1 метр!
Впрочем, насколько далека теория от практики, могут показать только реальные эксперименты, ведь в расчет принимаются стабильные внешние условия. Прецедент полета человека на воздушных шарах имеется, однако ему предшествовала серьезная подготовка и долгие расчеты. Для того чтобы взмыть вверх, испытателю весом 90 кг потребовалось более 360 шаров диаметром 1,2 метра. Чтобы наполнить шары гелием, потребовалось 53 баллона с газом. Максимальная высота, на которую смог взлететь выпускник физфака МГУ Виталий Куликов, составила 5724 метра.
