Воздушные шарики наполненные легким газом. Почему воздушные шары летают? Почему воздушные шары и дирижабли наполняют водородом или гелием

Природный газ опасен - тут двух мнений быть не должно. Однако скажем сразу: если читатели ознакомятся со статьей внимательно и будут работать аккуратно, то при попытке сделать модель аэростата, они не пострадают и тем более не взорвут квартиру!

Даже люди, мало знакомые с химией, знают, что метан легче воздуха. Его молекулярная масса - 16 против 29 у воздуха. Однако полетит ли шарик, если наполнить его вместо привычного гелия метаном?

На одном из сайтов, посвященных воздушным шарам, нам встретились такие ответы:

Какой газ используется для накачки воздушных шариков? Если шарик "летает" - то можно быть уверенным, что он надут не тем газом, который подается к газовым плитам. Поддерживать шарик в воздухе способен только очень легкий газ, который гораздо легче воздуха. Пропан и бутан тяжелее воздуха, и шарик лежал бы на полу. Метан немного легче воздуха, но, все же, его подъемной силы не хватило бы, чтобы поднять в небо "обычный", небольшой воздушный шарик: только огромный шар, наполненный метаном мог бы подняться над землей - и то крайне "вяло": он имел бы очень малую подъемную силу.

Какой же газ способен запросто поднять в воздух любой латексный или фольгированный шарик? Таких газов только два: это водород и гелий.

Теперь сравним значения удельной подъемной силы:

из книги Таланов А.В. Все о воздушных шарах (2002)

Однако желающих проверить все на опыте подстерегают две сложности: во-первых, давление газа в бытовой сети слишком мало, чтобы "раздуть" шар, во-вторых многие не представляют, как отобрать газ из конфорок плиты. Разберем все по порядку.

Нам удалось найти упоминание о подобном эксперименте лишь в одной книге - хорошем практикуме по физике . Приведем цитату.

Наполнение воздушных детских шаров городским газом

Детский резиновый шарик, склянка с нижним тубусом (2 л), 2 пробки с просверленными отверстиями, 3 короткие стеклянные трубки, резиновая трубка, винтовой зажим, газовый шланг, ручная резиновая груша, накачивающая и откачивающая воздух, шнур.

На нижний конец стеклянной трубки, вставленной в верхнюю пробку, укрепляется резиновый баллон, помещаемый внутрь склянки с нижним тубусом (см. также Э - 73). На верхний свободный конец этой трубки надевается газовый шланг, идущий к газопроводу (рис. 126).

В боковой нижний тубус склянки вставляется пробка с короткой стеклянной трубкой, на свободный конец которой надета резиновая трубка с винтовым зажимом. В эту резиновую трубку вставляется короткая стеклянная трубка-мундштук.

При отсасывании воздуха из склянки находящийся в ней резиновый баллон наполняется газом (как и в Э - 73). После наполнения баллона зажим завинчивается, перекрывается кран газопровода и с верхней стеклянной трубки снимается газовый шланг. Вместо шланга на трубку надевается второй детский резиновый шарик, из которого по возможности удален воздух.

Через мундштук в склянку вдувается воздух. Под давлением вдуваемого воздуха баллон, находящийся в склянке, сжимается, а находящийся в нем газ переходит в верхний резиновый шарик, раздувая его. По окончании наполнения шарика зажим завинчивается, а горловинка шарика прочно перевязывается шнуром.

Снятый со склянки воздушный шарик медленно всплывает в воздухе.

Примечание
Наполнение газом резиновых баллонов можно провести и без склянки при помощи резиновой груши-насоса, помещаемой между баллоном и газопроводом (рис. 127). Резиновая груша-насос приводится в действие рукой, для чего грушу достаточно многократно сжать, зажав в ладонь.

Мы воспользовались вторым вариантом, как более простым, тем более что таких груш с клапаном (используются для газоанализаторов) у нас целая коробка. Смысл этого простого опыта таков: необходимо герметично! присоединить резиновую трубку к магистрали и повысить сетевое давление метана, чтобы шар надулся. Такая груша работает подобно велосипедному насосу, пропуская воздух в одном направлении, и снабжена удобными алюминиевыми переходниками - выход по диаметру как раз под шар.

Вначале подумаем, как герметично подключить трубку к газовой плите. Это видно из ее устройства. Газ из форсунки - латунный цилиндрик с маленьким отверстием - подается во вкладыш-воронку, по пути вверх он смешивается с воздухом и благодаря этому выходящая газо-воздушная смесь сгорает без копоти. Снимем верхнюю пластину-крышку и вынем воронковидный вкладыш (понятно, что плита при этом не пострадает ).

Довольно часто можно услышать мнение о том, что газ является опасным веществом. Это не верное утверждение. Почему же оно так часто "бытует"?

Дело в том, что у слова "газ", как и у многих других слов в русском языке, существует несколько значений (дефиниций). В своём "главном" значении газ - это состояние вещества (любое вещество может быть твёрдым, жидким и газообразным). А в одном из дополнительных значений, под понятием газ - подразумевается бытовой горючий газ, используемый в горелках газовых плит (как правило, это метан, ).

Какой газ используется для накачки воздушных шариков? Если шарик "летает" - то можно быть уверенным, что он надут не тем газом, который подаётся к газовым плитам. Поддерживать шарик в воздухе способен только очень лёгкий газ, который гораздо легче воздуха. Пропан и бутан тяжелее воздуха, и шарик лежал бы на полу. Метан немного легче воздуха, но всё же его подъёмной силы не хватило бы, чтобы поднять в небо "обычный", небольшой воздушный шарик: только огромный шар, наполненный метаном мог бы подняться над землёй - и то крайне "вяло": он имел бы очень малую подъёмную силу.

Какой же газ способен запросто поднять в воздух любой или ? Таких газов только два: это водород и гелий. Эти оба газа являются элементарными веществами и значатся в периодической системе Д. И. Менделеева под номерами 1 и 2. По степени распространённости во Вселенной - аналогично: водород занимает первое место, а гелий - второе. По "лёгкости" - эти газы так же занимают первое и второе места (водород самый лёгкий, а гелий - лишь чуть- чуть тяжелее) и намного превосходят все другие газы. По размеру атомов - они тоже лидеры, хотя тут немного наоборот: самый маленький атом у гелия, а водород занимает второе место.

Но на этом сходство между этими газами похоже, исчерпано. Водород - очень активный элемент, чрезвычайно горючий и взрывоопасный: даже более опасный, чем бытовой пропан. А гелий - абсолютно инертный газ, который не вступает в реакцию ни с одним известным веществом, следовательно он не может гореть или поддерживать горение, а так же не может вызвать отравление. По Российским и Европейским стандартам, а так же в соответствии с правилами пожарной безопасности для накачки воздушных шаров используется исключительно гелий, либо обычный воздух. ()

Безопасно ли вдыхать гелий из воздушного шарика? Вполне безопасно, если конечно речь идёт о самом гелии, а не бактериях или иных побочных факторах, которые могут при этом присутствовать. Гелий, в химическом смысле ещё более "нейтральный", чем азот, из которого по большей части состоит земная атмосфера. Гелий, как компонент дыхательной смеси используют аквалангисты при работе на большой глубине, поскольку он практически не растворяется в крови человека.