Nejlepší odpověď
Silikonové balónky existují. Pokud je mi známo, používají se, alespoň primárně, v lékařských aplikacích (např. Angioplastika), protože jsou nealergenní a nezpůsobují v těle mnoho komplikací.
Pokud jste pokud se ptáte na hračky / dekorativní balónky, výzvou je jen to, aby se latexové gumové balónky nechovaly stejně, jako se chovají balónky z přírodního latexu. To neznamená, že je není možné vyrobit. Viděl jsem experimentální vzorky latexových gumových balónků (ne silikonových), ale pokud vím, nikdy se nedostaly na trh. Neměli stejný vzhled ani pocit, a proto by nebyli přímou náhradou za party balóny, které nyní máme. Ale určitě se dají vyrobit.
Odpověď
Pro jednoduchost ignorujme hmotnost ballonového povlaku: čím větší je balón, tím méně se počítá ve srovnání s hmotností plynu obsahuje. Předpokládejme také, že balón je schopen expandovat sám bez omezení, takže tlak vnitřního plynu je vždy stejný jako tlak okolní atmosféry. Předpokládejme také, že potahový materiál neabsorbuje sluneční světlo, takže plyn se neohřívá sluncem více než je atmosféra.
Balón stoupá „pokud je jeho hmotnost menší než hmotnost atmosférického plynu vytlačeného jeho přítomností “, což je další způsob, jak říci„ pokud je jeho hustota menší než hustota atmosférického plynu “.
Za předpokladu, že i zákon o obchodu s plynem platí pro náš plyn, pak bude jeho hustota úměrná M * P / T, kde P je tlak, T je teplota v kelvinech, M je molární hmotnost (což je „míra“ hmotnosti jedné molekuly plynu). S našimi předpoklady P a T by byly stejné pro plyn a okolní atmosféru, proto je balón méně hustý než atmosféra (a proto stoupá) právě tehdy, pokud jeho molární hmotnost je menší než molární hmotnost atmosféry v tu výšku.
Zde je graf složení atmosféry jako funkce výšky odvozené z modelu NASA MSIE E-90 ( Složení atmosféry Země s Zdrojem je nadmořská výška .
Pokud jste použili čisté hélium, mohli byste se dostat do nadmořských výšek blízkých 1000 km díky tomu, že stále existuje nějaký kyslík, který tam zhoršuje atmosféru. Ve velmi vysokých nadmořských výškách, které se blíží 1000 km, je atmosféra v podstatě jen hélium, a proto jediným způsobem, jak získat nižší molární hmotnost, je použití vodíku (za těchto podmínek by to bylo ve formě jednoatomového plynu): s tím byste mohli dosáhnout úplně vrchní vrstva atmosféry, kde je složení v podstatě jen vodík.
Proto ne, atmosféru byste určitě nemohli opustit, protože jak se bude zvyšovat, bude nakonec složena z nejlehčí existující látky.
Dokonce divoce předpokládejme, že bychom mohli balón naplnit doslova ničím a stále ho udržovat nafouknutý; potom jsme už nemohli ignorovat hmotnost povlaku, protože by byl stejný jako hmotnost celého balónu: vytvořme tedy samotný povlak z vodíku. Balón by přesto dosáhl vrcholu vodíkové vrstvy atmosféry (skutečnost, že obsahuje určitou „prázdnotu“, mu dodává nižší hustotu než samotný vodík), ale stále by tam zůstal, protože jeho nenulová hmotnost by znamenala přitažlivost k Země.