Najlepsza odpowiedź
Silikonowe balony istnieją. O ile wiem, są one używane, przynajmniej przede wszystkim, w zastosowaniach medycznych (np. Angioplastyce), ponieważ nie powodują alergii i nie powodują wielu komplikacji w organizmie.
pytając o zabawki / ozdobne balony, wyzwaniem jest po prostu to, że balony z gumy nielateksowej nie zachowują się w taki sam sposób, jak balony z naturalnego lateksu. To nie znaczy, że nie można ich zrobić. Widziałem eksperymentalne próbki balonów z gumy nielateksowej (nie silikonowej), ale z tego co wiem, nigdy nie trafiły na rynek. Nie miały tego samego wyglądu ani dotyku i dlatego nie byłyby bezpośrednim zamiennikiem balonów imprezowych, które mamy teraz. Ale z pewnością można je wykonać.
Odpowiedź
Dla uproszczenia zignorujmy wagę powłoki balonu: im większy balon, tym mniej się liczy w porównaniu z wagą gazu zawiera. Załóżmy również, że balon jest w stanie rozszerzać się bez ograniczeń, tak że ciśnienie gazu wewnętrznego jest zawsze równe ciśnieniu otaczającej atmosfery. Załóżmy również, że materiał powłokowy nie pochłania światła słonecznego, więc gaz nie jest ogrzewany przez słońce bardziej niż atmosfera.
Balon podniesie się „o ile jego masa jest mniejsza od masy gazu atmosferycznego wypartego przez jego obecność ”, co jest innym sposobem na powiedzenie„ o ile jego gęstość jest mniejsza niż gęstość gazu atmosferycznego ”.
Zakładając, że i prawo gazu obowiązuje dla naszego gazu, wtedy jego gęstość będzie proporcjonalna do M * P / T, gdzie P to ciśnienie, T to temperatura w kelwinach, M to masa molowa (która jest „miara” masy pojedynczej cząsteczki gazu). Przy naszych założeniach P i T byłyby takie same dla gazu i otaczającej atmosfery, dlatego balon jest mniej gęsty niż atmosfera (i dlatego wzniesie się) wtedy i tylko wtedy, gdy jego masa molowa jest mniejsza niż masa molowa atmosfery przy tej wysokości.
Oto wykres składu atmosfery jako funkcji wysokości uzyskany z modelu NASA MSIE E-90 ( Skład atmosfery Ziemi z Wzniesienie jest źródłem).
Jeśli użyłeś czystego helu, możesz dostać się na wysokość bliską 1000 km , dzięki temu, że jest tam jeszcze trochę tlenu, który powoduje, że atmosfera jest tam cięższa. Na bardzo dużych wysokościach, zbliżających się do 1000 km, atmosfera jest w zasadzie tylko helem, dlatego jedynym sposobem na uzyskanie niższej masy molowej jest użycie wodoru (w takich warunkach byłby on w postaci monoatomowego gazu): można nim dotrzeć najwyższa warstwa atmosfery, w której skład składa się w zasadzie tylko z wodoru.
Dlatego nie, z pewnością nie możesz opuścić atmosfery, ponieważ w miarę wznoszenia będzie ona ostatecznie złożona z najlżejszej istniejącej substancji.
Załóżmy nawet szalenie, że moglibyśmy wypełnić balon dosłownie niczym i nadal utrzymywać go nadmuchanym; wtedy nie moglibyśmy dłużej ignorować masy powłoki, ponieważ byłaby taka sama jak masa całego balonu: więc zróbmy powłokę z wodoru. Mimo to balon dotarłby do szczytu warstwy wodorowej atmosfery (fakt, że zawiera on pewną „ pustkę nadaje mu gęstość niższą niż sam wodór), ale nadal tam pozostawałby, ponieważ jego masa niezerowa oznaczałaby przyciąganie do ziemia.