ฮีเลียม เหตุใดแก๊สฮีเลียมถึงสามารถลอยตัวอยู่กลางอากาศได้เป็นเวลานาน

ฮีเลียม มีบางสิ่งที่ประณีตอย่างไม่น่าเชื่อเกี่ยวกับลูกโป่งสวรรค์ หากคุณซื้อที่คณะละครสัตว์หรืองานแสดง คุณสามารถถือเชือกไว้ แล้วมันจะอยู่เหนือคุณ ถ้าคุณปล่อยเชือก มันจะบินหนีไปจนกว่าคุณจะไม่เห็นมันอีกต่อไป หากคุณเคยสงสัยว่าทำไมมันถึงบินหนีไป อ่านต่อเพื่อหาคำตอบทั้งหมดเกี่ยวกับฮีเลียม พวกเราส่วนใหญ่รู้สึกสบายใจกับความคิดของบางสิ่งที่ลอยอยู่ในน้ำ แท้จริงแล้วคนเราลอยอยู่ในน้ำได้เอง

ดังนั้น เราจึงมีวิธีสัมผัสกับการลอยน้ำได้โดยตรง เหตุผลที่สิ่งที่ลอยอยู่ในน้ำมีผลกับอากาศเช่นกัน ดังนั้น มาเริ่มด้วยการทำความเข้าใจเกี่ยวกับการลอยตัวของน้ำ สมมติว่าคุณนำขวดโซดาพลาสติกขนาด 1 ลิตร เทน้ำอัดลมที่บรรจุอยู่ออก ใส่ฝากลับคืน เพื่อให้ขวดมีอากาศเต็มขวดที่ปิดสนิท ผูกเชือกรอบๆ เหมือนผูกลูกโป่ง และดำลงไปที่ก้นสระลึกที่สุดด้วย

เนื่องจากขวดมีอากาศอยู่เต็ม คุณจึงจินตนาการได้ว่าขวดจะมีความปรารถนาที่จะขึ้นสู่ผิวน้ำ คุณสามารถนั่งที่ก้นสระพร้อมกับจับเชือกไว้ แล้วมันก็จะทำท่าทางเหมือนลูกโป่งสวรรค์ลอยอยู่ในอากาศ หากคุณปล่อยเชือก ขวดจะลอยขึ้นสู่ผิวน้ำอย่างรวดเร็ว สาเหตุที่ขวดน้ำอัดลม ลูกโป่งลอยขึ้นน้ำได้ ก็เพราะน้ำเป็นของเหลว และขวดขนาด 1 ลิตรก็แทนที่ของเหลวนั้น 1 ลิตร ขวดและอากาศในนั้นมีน้ำหนักมากที่สุดประมาณ 1 ออนซ์

อากาศ 1 ลิตรมีน้ำหนักประมาณ 1 กรัม และขวดก็เบามากเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ปริมาณน้ำหนึ่งลิตรที่แทนที่นั่นมีน้ำหนักประมาณ 1,000 กรัม หรือมากกว่า เนื่องจากน้ำหนักของขวด และอากาศน้อยกว่าน้ำหนักของน้ำที่แทนที่ ขวดจึงลอยได้ นี่ คือกฎแห่งการลอยตัว ลูกโป่งสวรรค์ทำงานตามกฎการลอยตัวแบบเดียวกัน

ในกรณีนี้ ลูกโป่งสวรรค์ที่คุณถือด้วยเชือกนั้นลอยอยู่ในแอ่งน้ำ เมื่อคุณยืนอยู่ใต้น้ำที่ก้นสระว่ายน้ำ อาจจะลึก 10 ฟุต เมื่อคุณยืนอยู่ในทุ่งโล่ง คุณกำลังยืนอยู่ที่ด้านล่างของแอ่งอากาศที่ลึกหลายไมล์ ลูกโป่งสวรรค์แทนที่อากาศจำนวนหนึ่ง เช่นเดียวกับขวดเปล่าแทนที่น้ำจำนวนหนึ่ง ตราบใดที่ฮีเลียม และบอลลูนเบากว่าอากาศที่มันแทนที่ บอลลูนก็จะลอยอยู่ในอากาศปรากฏว่าฮีเลียมเบากว่าอากาศมาก

ความแตกต่างไม่มากเท่ากับระหว่างน้ำกับอากาศ น้ำหนึ่งลิตรหนักประมาณ 1,000 กรัม ในขณะที่อากาศหนึ่งลิตรหนักประมาณ 1 กรัม แต่ก็มีความสำคัญ ฮีเลียม มีน้ำหนัก 0.1785 กรัมต่อลิตร ไนโตรเจนมีน้ำหนัก 1.2506 กรัมต่อลิตร และเนื่องจากไนโตรเจนประกอบด้วยอากาศประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ที่เราหายใจ ดังนั้น 1.25 กรัม จึงเป็นค่าประมาณที่ดีสำหรับน้ำหนักของอากาศหนึ่งลิตร

ดังนั้น หากคุณเติมแก๊สฮีเลียมลงในขวดโซดาขนาด 1 ลิตร ขวดจะมีน้ำหนักน้อยกว่าขวดบรรจุอากาศขวดเดียวกันประมาณ 1 กรัม ฟังดูไม่ค่อยดีนัก เพราะตัวขวดมีน้ำหนักมากกว่าหนึ่งกรัม ดังนั้น มันจึงไม่ลอย อย่างไรก็ตาม ในปริมาณมาก ความแตกต่าง 1 กรัมต่อลิตรระหว่างอากาศ และฮีเลียมสามารถรวมกันได้จริงๆ สิ่งนี้อธิบายได้ว่าทำไมเรือเหาะ และบอลลูนโดยทั่วไปมีขนาดค่อนข้างใหญ่ พวกมันต้องไล่อากาศจำนวนมากเพื่อให้ลอยได้

เหตุใดฮีเลียม และไฮโดรเจน จึงเบากว่าอากาศมาก เป็นเพราะอะตอมของไฮโดรเจน และฮีเลียม นั้นเบากว่าอะตอมของไนโตรเจน พวกมันมีอิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอนน้อยกว่าอะตอมของไนโตรเจน และทำให้พวกมันเบาลง น้ำหนักอะตอมโดยประมาณของไฮโดรเจนคือ 1 ฮีเลียมเท่ากับ 4 และไนโตรเจนเท่ากับ 14 จำนวนอะตอมที่เท่ากัน โดยประมาณของธาตุแต่ละชนิด จะเติมช่องว่างโดยประมาณให้เท่ากัน ดังนั้น แก๊สที่เกิดจากอะตอมที่เบากว่าจึงเบากว่า

ฮีเลียมมาจากไหน ถ้าคุณใส่ฮีเลียมในลูกโป่งแล้วปล่อยลูกโป่ง ลูกโป่งจะลอยขึ้นจนกว่าลูกโป่งจะแตก เมื่อมันแตกออก ฮีเลียมจะไหลออกมา และรั่วไหลออกไปสู่อวกาศ ดังนั้น ในชั้นบรรยากาศจึงมีฮีเลียมน้อยมาก ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ฮีเลียมที่อยู่ในนั้นมาจากอนุภาคแอลฟาที่ปล่อยออกมา จากการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี

ดูรายละเอียดเกี่ยวกับการสลายตัวของกัมมันตรังสีได้อย่างไร ในสถานที่ที่มีแร่ยูเรเนียมจำนวนมากแก๊สธรรมชาติ มีแนวโน้มที่จะมีฮีเลียมเข้มข้นสูง มากถึง 7 เปอร์เซ็นต์ สิ่งนี้สมเหตุสมผล เนื่องจากการสลายตัวของยูเรเนียม จะปล่อยอนุภาคแอลฟาออกมาจำนวนมาก และช่องใส่แก๊สธรรมชาติ ก็มีแนวโน้มที่จะเป็นภาชนะปิดสนิทที่อยู่ใต้ดิน ฮีเลียมถูกกลั่นด้วยความเย็นจากแก๊สธรรมชาติ เพื่อผลิตฮีเลียมที่เราใส่ในลูกโป่ง

บทความที่น่าสนใจ : ความสวย แพทย์ด้านความงามเผย13 นิสัยที่จะขโมยความอ่อนเยาว์ของคุณ