Bedste svar
Silikoneballoner findes. Så vidt jeg ved, bruges de i det mindste primært til medicinske anvendelser (f.eks. Angioplastik), da de ikke er allergifremkaldende og ikke forårsager mange komplikationer i kroppen.
Hvis du er spørger om legetøj / dekorative balloner, udfordringen er bare, at ikke-latex gummiballoner ikke opfører sig på samme måde som naturlige latexballoner opfører sig. Det betyder ikke, at det ikke er muligt at lave dem. Jeg har set eksperimentelle prøver af ikke-latex gummiballoner (ikke silikone), men så vidt jeg ved, har de aldrig gjort det på markedet. De havde ikke det samme udseende eller følelse og ville derfor ikke være en direkte erstatning for de festballoner, vi har nu. Men de kan bestemt fremstilles.
Svar
Lad os for enkelheds skyld ignorere vægten af ballonbelægningen: jo større ballonen er, desto mindre tæller den sammenlignet med vægten af gassen Det indeholder. Lad os også antage, at ballonen er i stand til at udvide sig uden grænser, så trykket fra den interne gas altid er lig med det i den omgivende atmosfære. Lad os også antage, at belægningsmateriale ikke absorberer sollys, så gassen ikke opvarmes af solen mere end atmosfæren er.
Ballonen vil stige “så længe dens masse er mindre end masse af atmosfærisk gas fortrængt af dens tilstedeværelse ”, hvilket er en anden måde at sige“ så længe dens densitet er mindre end atmosfærens gas ”.
Under forudsætning af at i lov om handel med gas gælder for vores gas, så dens densitet vil være proportional med M * P / T, hvor P er trykket, T er temperaturen i kelvin, M er den molære masse (som er et mål af massen af et enkelt gasmolekyle). Med vores antagelser ville P og T være de samme for gassen og den omgivende atmosfære, derfor er ballonen mindre tæt end atmosfæren (og vil derfor stige), hvis og kun hvis dens molære masse er mindre end den molære masse af atmosfæren ved den højde.
Her er en graf over den atmosfæriske sammensætning som en funktion af højden afledt af NASA MSIE E-90-modellen ( Sammensætningen af jordens atmosfære med Højde er kilden).
Hvis du brugte rent helium, kunne du komme til højder tæt på 1000 km takket være det faktum, at der stadig er noget ilt, der gør atmosfæren tungere der. I meget høje højder, nærmer sig 1000 km, er atmosfæren grundlæggende bare helium, derfor er den eneste måde at opnå en lavere molær masse på at bruge brint (under disse forhold ville det være i form af en monoatomisk gas): med det kunne du nå det aller øverste lag i atmosfæren, hvor sammensætningen stort set kun er hydrogen.
Derfor nej, du kunne bestemt ikke forlade atmosfæren, for når du går op, vil den til sidst bestå af det letteste eksisterende stof.
Lad os endda vildt antage, at vi kunne fylde ballonen bogstaveligt med intet og stadig holde den oppustet; så kunne vi ikke mere ignorere belægningens masse, da den ville være den samme som massen af hele ballonen: så lad os gøre belægningen i sig selv af brint. Stadig ville ballonen nå toppen af atmosfærens brintlag (det faktum, at den indeholder en vis tomhed giver den en lavere tæthed end brint selv), men forbliver der stadig, fordi dens ikke-nul masse ville antyde tiltrækning mod jorden.