Meilleure réponse
Les ballons en silicone existent. Autant que je sache, ils sont utilisés, au moins principalement, dans des applications médicales (ex: angioplastie) car ils sont non allergènes et ne causent pas beaucoup de complications dans le corps.
Si vous êtes poser des questions sur les ballons jouets / décoratifs, le défi est simplement que les ballons en caoutchouc sans latex ne se comportent pas de la même manière que les ballons en latex naturel. Cela ne veut pas dire qu’il n’est pas possible de les fabriquer. J’ai vu des échantillons expérimentaux de ballons en caoutchouc sans latex (pas en silicone), mais pour autant que je sache, ils n’ont jamais été commercialisés. Ils navaient pas le même aspect ou la même sensation et ne seraient donc pas un remplacement direct pour les ballons de fête que nous avons maintenant. Mais ils peuvent certainement être fabriqués.
Réponse
Pour simplifier, ignorons le poids du revêtement du ballon: plus le ballon est gros, moins il compte par rapport au poids du gaz il contient. Supposons également que le ballon soit capable de se dilater sans limites, de sorte que la pression du gaz interne soit toujours égale à celle de l’atmosphère environnante. Supposons également que le matériau de revêtement nabsorbe pas la lumière du soleil, de sorte que le gaz ne soit pas chauffé par le soleil plus que latmosphère.
Le ballon se lèvera «tant que sa masse est inférieure à la masse de gaz atmosphérique déplacé par sa présence », ce qui est une autre façon de dire« tant que sa densité est inférieure à celle du gaz atmosphérique ».
En supposant que le i traiter la loi des gaz est valable pour notre gaz, alors sa densité sera proportionnelle à M * P / T, où P est la pression, T est la température en kelvin, M est la masse molaire (qui est une «mesure» de la masse dune seule molécule de gaz). Avec nos hypothèses, P et T seraient les mêmes pour le gaz et latmosphère environnante, donc le ballon est moins dense que latmosphère (et sélèvera donc) si et seulement si sa masse molaire est inférieure à la masse molaire de latmosphère à cette hauteur.
Voici un graphique de la composition atmosphérique en fonction de la hauteur dérivé du modèle NASA MSIE E-90 ( La composition de latmosphère terrestre avec Lélévation est la source).
Si vous utilisiez de lhélium pur, vous pourriez atteindre des altitudes proches de 1000 km , grâce au fait quil reste encore de loxygène qui alourdit latmosphère. À très haute altitude, approchant les 1000 km, latmosphère nest essentiellement que de lhélium, donc le seul moyen dobtenir une masse molaire plus faible est dutiliser de lhydrogène (dans ces conditions, il serait sous la forme dun gaz monoatomique): avec cela, vous pourriez atteindre la couche la plus haute de latmosphère, où la composition est essentiellement de lhydrogène.
Par conséquent, non, vous ne pourriez certainement pas sortir de latmosphère, car en montant, elle sera finalement composée de la substance existante la plus légère.
Supposons même follement que nous pourrions remplir le ballon littéralement avec rien et le maintenir gonflé; alors nous ne pourrions plus ignorer la masse du revêtement, car ce serait la même que la masse du ballon entier: faisons donc le revêtement lui-même en hydrogène. Pourtant, le ballon atteindrait le sommet de la couche dhydrogène de latmosphère (le fait quil contienne un certain « vide lui confère une densité plus faible que lhydrogène lui-même), mais y resterait toujours, car sa masse non nulle impliquerait une attraction vers terre.