自从气球被发明出来的一个多世纪以来,它已经成为我们生活中的一部分,气球给儿童和大人都带来了许多的快乐,当看到这些五颜六色又有弹性的球体轻轻地漂浮在空中时,我们会不会去思考是什么力量让它们能够漂浮在那里,有兴趣的话,现在我们就一起来了解一下能让气球漂浮在空中的科学原理。
首先,我们知道气球之所以能够漂浮,是因为它们的内部充满了比周围空气更轻的气体。气球内的气体通常是氦气或氢气,两者都比空气轻,氦气是气球中最常用的气体,因为它是不可燃的,相比之下比氢气更安全,氢气是非常危险的高度可燃性气体。
那么为什么氦气会比空气轻呢?答案就在于气体的特性。气体分子是处于不断地运动中的,它们之间相互碰撞,也会与容器的壁相撞,分子的速度决定了气体的温度,温度越高,分子运动越快,它们的能量也就越大。而气体的密度取决于分子的紧密程度,当温度恒定时,气体分子将散开以占据尽可能多的空间,这就意味着,较轻的气体分子会比较重的气体分子占据更多的空间。氦原子就比构成我们周围大部分空气的氮和氧分子要轻得多,如果你用氦气填充一个气球,它的密度会低于周围的空气,就会向上漂浮。
为了更好地理解这个概念,你可以想象一下你有两个同样体积的气球,一个装满氦气,另一个装满空气,如果你称一下这两个气球的重量,你就会发现充满氦气的气球比充满空气的气球要轻得多,这就是因为气球内的氦气密度比周围的空气小,因此,我们可以确定,气球漂浮是因为气球内的气体比空气轻,但同时气球的大小和形状也会对其漂浮能力有一定的影响。