Bästa svaret
Silikonballonger finns. Såvitt jag vet används de, åtminstone främst, i medicinska tillämpningar (t.ex. angioplastik) eftersom de är icke-allergiframkallande och inte orsakar många komplikationer i kroppen.
Om du är frågar om leksaks / dekorativa ballonger, utmaningen är bara att gummiballonger som inte är latex inte beter sig på samma sätt som naturliga latexballonger beter sig. Det betyder inte att det inte går att göra dem. Jag har sett experimentprover av icke-latexgummiballonger (inte silikon), men så vitt jag vet har de aldrig kommit på marknaden. De hade inte samma utseende eller känsla och skulle därför inte vara en direkt ersättning för de festballonger vi har nu. Men de kan verkligen göras.
Svar
För enkelhets skull ska vi ignorera vikten på ballongbeläggningen: ju större ballongen desto mindre räknas den jämfört med gasens vikt det innehåller. Låt oss också anta att ballongen kan expandera sig själv utan begränsningar, så att den inre gasens tryck alltid är lika med det i den omgivande atmosfären. Låt oss också anta att beläggningsmaterial inte absorberar solljus, så att gasen inte värms upp av solen mer än atmosfären är.
Ballongen kommer att stiga ”så länge dess massa är mindre än massa av atmosfärisk gas som förskjutits av dess närvaro ”, vilket är ett annat sätt att säga” så länge densiteten är mindre än den för den atmosfäriska gasen ”.
Förutsatt att i laggas om gas gäller för vår gas, då kommer densiteten att vara proportionell mot M * P / T, där P är trycket, T är temperaturen i kelvin, M är molmassan (vilket är ett ”mått” på massan av en enda gasmolekyl). Med våra antaganden skulle P och T vara densamma för gasen och den omgivande atmosfären, därför är ballongen mindre tät än atmosfären (och därför kommer att stiga) om och endast om dess molära massa är mindre än den molära massan av atmosfären vid den höjden.
Här är en graf över atmosfärens sammansättning som en funktion av höjd härledd från NASA MSIE E-90-modellen ( Jordens atmosfärs sammansättning med Höjd är källan).
Om du använde helium kunde du komma till höjder nära 1000 km , tack vare att det fortfarande finns lite syre som gör atmosfären tyngre där. På mycket höga höjder, närmar sig 1000 km, är atmosfären i grunden bara helium, därför är det enda sättet att få en lägre molmassa att använda väte (under dessa förhållanden skulle det vara i form av en monoatomisk gas): med det kan du nå det allra översta lagret i atmosfären, där kompositionen i grund och botten bara är väte.
Därför nej, du kunde verkligen inte lämna atmosfären, för när du går upp kommer den så småningom att bestå av det lättaste existerande ämnet.
Låt oss till och med vilt anta att vi bokstavligen kunde fylla ballongen med ingenting och ändå hålla den uppblåst; då kunde vi inte längre ignorera beläggningens massa, eftersom den skulle vara densamma som massan av hela ballongen: så låt oss göra beläggningen av väte. Ballongen skulle ändå nå toppen av atmosfärens vätelager (det faktum att den innehåller en viss tomhet ger den en lägre densitet än väte i sig), men förblir fortfarande där, eftersom dess icke-nollmassa skulle innebära attraktion mot jorden.