Pourquoi ne hélium des ballons remplis flottent?

Loi des gaz parfaits

• Il ya plus d'un siècle, les lois fondamentales de gaz ont été tirées. Ces lois concernent la pression, la masse et le volume. La loi des gaz parfaits lit,

  pV = nRT

  Cette loi dit temps de pression volume d'un gaz V, est égal aux «taupes» du gaz, n fois une constante R, fois sa température T. Quelles sont les taupes? Moles égal au poids d'un gaz divisé par son poids moléculaire. La loi de gaz devient,

  PV = (W / mw) x (RT)
  temps de pression Volume = Poids divisé par fois le poids moléculaire fois constants de R température T

  Maintenant, nous allons réorganiser cette formule afin que seul le poids et le volume sont sur le côté gauche de l'équation et tout le reste est sur le côté droit. Nous obtenons le résultat,

  
  
  
  
  

  w / V = ​​(p / RT) x mw

Comparaison à l'eau

• Envisager une piscine d'eau. Si un bloc de plomb se tient juste sous la surface de l'eau et se laisse aller, il va couler, rapidement. Si le même morceau de bois de taille est mis sous la surface de l'eau et laissez aller, il se lèvera. Maintenant, si le même morceau de mousse de polystyrène de taille est mis à l'eau, il va soudainement passer à la surface. Pourquoi? Parce qu'il est beaucoup plus léger. Être plus précis, il est parce que le poids d'un volume donné de plomb et de mousse de polystyrène sont donc beaucoup plus lourd et plus légère que la même quantité d'eau. Le poids par volume donné est appelé «densité». Plomb coule parce que la densité du plomb est supérieure à celle de l'eau. Styrofoam flotte parce que la densité de la mousse de polystyrène est inférieure à celle de l'eau. Mathématiquement,

  D = W / V
  Densité = Poids divisé par Volume

Modification de la loi de gaz

• De cela, nous pouvons modifier la loi des gaz parfaits pour lire,

  
  
  
  

  D = (p / RT) x mw

Calcul Utilisation Modification

• Pour des raisons de simplicité, prendre le poids moléculaire de l'hélium à 4,0 même. Air a un poids moléculaire de près de 29 si sec, et un peu moins si elle est mouillée. Disons arrondir à 28. Puis, à l'intérieur d'un ballon,

  Pour hélium,

  
  
  

  D = 4 (p / RT)

  Pour l'air,

  D = 28 (p / RT)

  Si un ballonnet est rempli d'air et un autre ballon est rempli d'hélium, la pression est la même à l'intérieur de l'autre. La température est la même. La constante est la même. Si nous divisons les deux équations, l'une par l'autre, nous obtenons

  4 (p / RT) divisé par 28 (p / RT) = 1/7

Évaluation

• L'équation explique la densité de l'hélium est environ 1 / 7ème celle de l'air. La valeur loi des gaz parfaits est très proche. Si nous laissons aller d'un ballon de fête, il saute hors de notre main.