Beste svaret
Silikonballonger finnes. Så vidt jeg vet blir de brukt, i det minste først og fremst i medisinske applikasjoner (f.eks. Angioplastikk), siden de ikke er allergifremkallende og ikke forårsaker mange komplikasjoner i kroppen.
Hvis du er spør om leketøy / dekorative ballonger, utfordringen er bare at ikke-latex gummiballonger ikke oppfører seg på samme måte som naturlige latexballonger oppfører seg. Det betyr ikke at det ikke er mulig å lage dem. Jeg har sett eksperimentelle prøver av ikke-lateks gummiballonger (ikke silikon), men så vidt jeg vet har de aldri kommet på markedet. De hadde ikke samme utseende eller følelse, og ville derfor ikke være en direkte erstatning for festballongene vi har nå. Men de kan absolutt lages.
Svar
For enkelhets skyld, la oss ignorere vekten av ballonbelegget: jo større ballongen er, desto mindre teller den sammenlignet med vekten av gassen Det inneholder. La oss også anta at ballongen er i stand til å utvide seg selv uten grenser, slik at trykket til den indre gassen alltid er lik det i den omgivende atmosfæren. La oss også anta at belegningsmaterialet ikke absorberer sollys, slik at gassen ikke blir oppvarmet av solen mer enn atmosfæren er.
Ballongen vil stige «så lenge massen er mindre enn massen. av atmosfærisk gass fortrengt av dens tilstedeværelse ”, som er en annen måte å si“ så lenge dens tetthet er mindre enn atmosfærisk gass ”.
Forutsatt at i avtale gasslov gjelder for gassen vår, så vil dens tetthet være proporsjonal med M * P / T, hvor P er trykket, T er temperaturen i kelvin, M er molmassen (som er et mål av massen til et enkelt gassmolekyl). Med våre forutsetninger ville P og T være de samme for gassen og den omkringliggende atmosfæren, derfor er ballongen mindre tett enn atmosfæren (og vil derfor stige) hvis og bare hvis dens molare masse er mindre enn molarmassen til atmosfæren kl. den høyden.
Her er en graf over atmosfæresammensetningen som en funksjon av høyden avledet av NASA MSIE E-90-modellen ( Sammensetningen av jordens atmosfære med Høyden er kilden).
Hvis du brukte rent helium, kunne du komme til høyder nær 1000 km , takket være at det fortsatt er noe oksygen som gjør atmosfæren tyngre der. I veldig høye høyder, nærmer seg 1000 km, er atmosfæren i utgangspunktet bare helium, derfor er den eneste måten å oppnå en lavere molær masse å bruke hydrogen (under disse forholdene vil det være i form av en monoatomisk gass): med det kan du nå det aller øverste laget av atmosfæren, hvor sammensetningen i utgangspunktet bare er hydrogen.
Derfor nei, du kunne absolutt ikke gå ut av atmosfæren, for når du går opp, vil den til slutt være sammensatt av den letteste eksisterende substansen.
La oss til og med vilt anta at vi kunne fylle ballongen bokstavelig talt med ingenting og likevel holde den oppblåst; da kunne vi ikke mer ignorere beleggets masse, da det ville være det samme som massen til hele ballongen: så la oss lage belegget i seg selv av hydrogen. Ballongen ville likevel nå toppen av hydrogenlaget i atmosfæren (det faktum at den inneholder noe «tomhet» gir den en lavere tetthet enn hydrogen selv), men forblir der fortsatt, fordi dens ikke-null masse ville innebære tiltrekning mot jorden.