Tại sao bong bóng chứa khí heli lại có thể bay được?

Tại sao bong bóng chứa khí Heli lại có thể bay được? Nhiều người chắc hẳn sẽ trả lời bằng vì nó là khí Heli, trọng lượng của nó nhẹ hơn không khí nên nó bay được. Câu trả lời đó là hoàn toàn chính xác. Ở đây chúng tôi chỉ muốn mổ xẻ, phân tích nó kỹ thêm một chút. các loại bóng bay bay được bao gồm bóng bay khí Heli, bong bóng khí Hidro, bong bóng khí nóng. Có phải chúng đều hoạt động dựa theo định luật về lực đẩy Archimedes hay không. Cùng tiecvanphong.com tìm hiểu trong bài viết dưới đây nhé!

Nội dung của định luật

Lực đẩy Archimedes là lực ảnh hưởng bởi một chất lỏng hay chất khí lên 1 vật thể nhúng trong trong nó. Lúc cả hệ thống nằm trong 1 trường lực như trọng trường hay lực quán tính. Lực này lớn bằng nhau và ngược hướng của tổng lực mà trường lực tác dụng lên phần chất lưu có thể tích bằng chính thể tích vật thể chiếm chỗ trong chất này. Một số thông tin cho rằng định luật này được phát hiện lúc ông đang nằm trong bồn tắm. Thấy nước dềnh lên ông suy nghĩ ngay ra vấn đề. Và cứ thế chạy ra đường hô lên là ê rơ ca.

Hiện nay, để trang trí cho bữa tiệc mọi người đều sử dụng bóng bay

Còn trong các quả bóng bay?

Trong trường hợp này bóng bay khí heli đang đứng trong một bể không khí. Giống như lúc bạn đứng dưới nước tại dưới đáy của bể bơi. Lúc bạn đứng đó, có thể coi như bạn đứng sâu 3m dưới nước. Còn quả bóng bay khí Helium trong trường hợp này là đứng ở dưới cùng của 1 vũng không khí chính là nhiều dặm sâu.

Quả bóng heli chứa 1 lượng khí helium trong không khí. Giống như cái chai rỗng được đặt trong nước vậy. Chỉ cần heli cộng với bóng bay nhẹ hơn không khí nó sẽ nổi lơ lửng trong không khí. Helium về cơ bản là nhẹ hơn không khí. Tuy không thể so sánh như giữa nước và không khí (một lít nước nặng khoảng 1000 gam, trong khi một lít không khí chỉ nặng khoảng 1 gam.

Xem thêm: Cách làm bong bóng bay lên

Helium nặng 0.1785 gram/lít, khí Nitơ nặng 1.2506 gram/lít và vì nitơ chiếm khoảng 80% không khí cho nên ta cứ tạm tính là không khí cũng nặng khoảng 1.25 gram/lít. bởi thế, Nếu bạn có một chai soda một lít đầy heli, chai sẽ nhẹ hơn khoảng một gram so với cùng một chai đầy không khí. Nhưng nó vẫn không nổi bởi vì bản thân khối lượng của vỏ chai khá nặng. Tuy vậy, với khối lượng lớn sự khác biệt giữa 1gram/lít giữa không khí và heli có thể khác nhau rất nhiều. Điều này giải yêu thích tại sao khí cầu và bóng bay nói chung là hoàn toàn lớn

Những quả bóng bay phải cần nhiều không khí để bay lên. Bảng tính dưới đây cho thấy lực nâng khác nhau của những thể tích khí helium khác nhau.

Cách tính lực nâng của bóng bay khí heli

Dán bóng bay lên tường không tốn quá nhiều thời gian và công sức

Một quả Bóng bay khí helium có đường kính 100 foot có thể nhấc 33.000 pounds! Đây là cách bạn có thể tìm ra lực nâng của helium trong một quả cầu hình cầu chứa đầy khí helium:

Xác định khối lượng của bóng bay.

  • Thể tích của quả cầu là 4/3 x Pi x R3, trong đó R là bán kính của quả bóng.
  • Vì vậy, đầu tiên xác định bán kính của quả bóng (bán kính là 1 nửa đường kính).
  • Bán kính (nhân với chính nó 2 lần: R x R x R), nhân với 4/3 và sau đó nhân với Pi.
  • Một m³ Heli sẽ nâng khoảng 1,007 kg. Từ đó bạn có thể tính được lượng heli cần thiết.
  • Ví dụ, 1 quả bóng có bán kính 1m. Ta có thể tính lực nâng của nó như sau:
  • Thể tích của nó là: 4/3 x 13 x 3.14 = 4.19 m3
  • Lực nâng tương ứng sẽ là: 4.19 x 1.007 / một = 4.22 kg

Mặc dù không được sử dụng phổ biến nữa, nhưng bóng bay hydro đã từng tương đối thịnh hành. Hydrogen chỉ nặng 0.08988 gram trên một lít khí. Tuy vậy, nó rất dễ cháy, vì vậy tia lửa nhỏ nhất có thể gây ra 1 vụ nổ hoàn toàn lớn.

Vậy tại sao heli và hydro lại nhẹ hơn không khí? Chính là vì các nguyên tử hydro và heli nhẹ hơn một nguyên tử nitơ. Chúng có điện tử, proton và neutron ít hơn hơn các nguyên tử nitơ cho nên chúng nhẹ hơn cụ thể là trọng lượng nguyên tử của hydro là 1, helium là 4 và nitrogen là 14. Số nguyên tử của mỗi phần tử này xấp xỉ cùng 1 khoảng không gian. Do vậy, các loại khí được làm bằng những nguyên tử nhẹ hơn nhẹ hơn.

Như vậy, giải thích theo khoa học là bóng bay các loại khí khác nhau như khí heli, bóng bay khí hidro hay bóng bay khí nóng,…bay được là dựa trên định luật về lực đẩy Archimedes.

Tiệc