Paras vastaus
Silikoni-ilmapalloja on olemassa. Sikäli kuin tiedän, niitä käytetään ainakin ensisijaisesti lääketieteellisissä sovelluksissa (esim. Angioplastia), koska ne eivät ole allergeenisia eivätkä aiheuta monia komplikaatioita kehossa.
Jos olet kysymällä lelu- / koriste-ilmapalloista, haasteena on vain, että ei-lateksi-kumipallot eivät käyttäydy samalla tavalla kuin luonnolliset lateksi-ilmapallot. Se ei tarkoita, että niitä ei ole mahdollista valmistaa. Olen nähnyt kokeellisia näytteitä ei-lateksi-kumipalloista (ei silikonista), mutta sikäli kuin tiedän, he eivät ole koskaan päässeet markkinoille. Heillä ei ollut samanlaista ulkonäköä tai tunnetta, eivätkä ne siten korvaa suoraa puolueen ilmapalloa, joka meillä on nyt. Mutta ne voidaan varmasti tehdä.
Vastaus
Yksinkertaisuuden vuoksi jätetään huomiotta ballonipäällysteen paino: mitä suurempi ilmapallo, sitä vähemmän se laskee verrattuna kaasun painoon se sisältää. Oletetaan myös, että ilmapallo pystyy laajentamaan itsensä ilman rajoituksia, niin että sisäisen kaasun paine on aina yhtä suuri kuin ympäröivän ilmakehän paine. Oletetaan myös, että pinnoitemateriaali ei absorboi auringonvaloa, joten aurinko ei lämmitä kaasua enemmän kuin ilmakehä.
Ilmapallo nousee ”kunhan sen massa on pienempi kuin massa ilmakehän kaasusta, jota sen läsnäolo on syrjäyttänyt ”, mikä on toinen tapa sanoa” kunhan sen tiheys on pienempi kuin ilmakehän kaasun ”.
Olettaen, että i kauppakaasulaki koskee kaasumme, niin sen tiheys on verrannollinen M * P / T: hen, missä P on paine, T on lämpötila kelvineinä, M on moolimassa (joka on kaasun yksittäisen molekyylin massan mitta. Oletuksemme mukaan P ja T olisivat samat kaasulle ja ympäröivälle ilmakehälle, joten ilmapallo on vähemmän tiheä kuin ilmakehä (ja siksi se nousee) vain ja vain, jos sen moolimassa on pienempi kuin ilmakehän moolimassa että korkeus.
Tässä on kaavio ilmakehän koostumuksesta korkeuden funktiona, joka on johdettu NASA MSIE E-90 -mallista ( Maan ilmakehän koostumus Korkeus on lähde).
Jos käytit puhdasta heliumia, pääset lähes 1000 km korkeuksiin , kiitos siitä, että on vielä jonkin verran happea, joka tekee ilmakehästä raskaampaa. Hyvin korkeilla korkeuksilla, lähestyttäessä 1000 km, ilmakehä on pohjimmiltaan vain heliumia, joten ainoa tapa saada pienempi moolimassa on käyttää vetyä (sellaisissa olosuhteissa se olisi monoatomisen kaasun muodossa): sen avulla pääset ilmakehän ylin kerros, jossa koostumus on pohjimmiltaan vain vetyä.
Siksi ei, et varmasti voinut poistua ilmakehästä, koska noustessasi se koostuu lopulta kevyimmästä olemassa olevasta aineesta. Oletetaan jopa villisti, että voisimme täyttää ilmapallon kirjaimellisesti millään ja silti pitää sen paisutettuna; silloin emme voineet enää jättää huomiotta päällysteen massaa, koska se olisi sama kuin koko ilmapallon massa: Tehdään siis itse pinnoite vedystä. Silti ilmapallo saavuttaisi ilmakehän vetykerroksen yläosan (se, että se sisältää jonkin verran tyhjyyttä, antaa sille pienemmän tiheyden kuin itse vety), mutta pysyisi silti siellä, koska sen nollasta poikkeava massa merkitsisi vetovoimaa kohti maa.