Khí nào nhẹ thường được nạp vào khinh khí cầu?

Có một điểm hơi khác một chút, hiện nay trên thế giới đang rất thịnh hành loại bóng bay (khinh khí cầu) hình cá các loại, có thể sử dụng diều khiển từ xa để điều khiển như máy bay, khí Heli chính là loại khí thích hợp cho loại bóng bay này.

Khí Hidro là lịa khí nhẹ nhất trong bảng tuần hoàn Mendeleev, mật độ nhỏ bằng 1/14 trọng lượng không khí, do vậy nếu ta bơm khí hidro vào bóng bay(khinh khí cầu) có điều khiển từ xa thì các bạn khỏi cần dùng điều khiển luôn vì nó sẽ bay mất. Khí hidro là loại khí không màu, không mùi và không vị, rất dễ cháy, nếu trong không khí bị hòa lẫn hidro từ 4% tới 74% trong điều kiện có lửa sẽ dẫn đến phát nổ, nguy hiểm hơn nữa, trong điều kiện không có ánh sáng và nhiệt độ thấp, dung dịch không khí và khí Hidro có thể tự phát nổ mà không cần tia lửa, nếu không khí và hidro được hòa lẫn ở tỉ lệ 1:1 sẽ dẫn đến phát nổ ở điều kiện ánh sáng thường....
Helium(He) nguyên tử khối là 2, là nguyên tố nhẹ thứ hai sau Hidro. Ở điều kiện bình thường Heli trơ, không cháy, không hỗ trợ sự cháy, không màu, không mùi, không độc nhưng là một loại khí không thể tổng hợp hay chiết tách từ các hợp chất khác được mà nguồn cung cấp chủ yếu vẫn là nguồn tự nhiên chính vì thế giá thành khí Heli rất cao.
Hai quả bóng bay giống hệt nhau, một bơm bằng không khí thường, một bơm bằng Khí Heli. Được một lúc, bóng bơm khí Helium đã teo lại, dúm dó dần, trong khi quả kia hầu như vẫn tròn căng cho đến vài ngày sau. Bóng kín như thế, heli thoát đi đâu?
Khí Heli là loại khí rất nhẹ. Các phân tử của nó được cấu tạo từ các đơn nguyên tử, nên có kích thước rất nhỏ bé, đường kính chỉ bằng 0,1 nanomét. Nhờ thân hình “cực mini” này, heli rất dễ dàng khuyếch tán qua màng kim loại nhờ “vi hành” theo các khe hổng, lỗ rỗng, do vậy người ta thường sử dụng nó để kiểm tra chất lượng các hệ thống hút bụi trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp, xem chúng có bị các khe nứt hay không.
Khi bơm khí Heli vào bóng, khí này sẽ nhanh chóng thoát ra ngoài theo các khe, ống nhỏ xíu trên vỏ bóng bay, làm bóng xẹp đi nhanh chóng.
Trong khi đó, phân tử nitơ và ôxy (hai khí chính trong khí quyển) có đường kính lớn hơn nhiều nguyên tử khí Heli, nên chúng ít bị khuyếch tán qua vỏ bóng bay.
Một nguyên nhân khác cũng khiến hơi nhanh chóng thoát ra là do cấu tạo của vỏ bóng. Bóng bay được làm từ chất dẻo, là một tập hợp các sợi polyme đan vào nhau. Các sợi này không thể sít chặt với nhau, mà còn để chừa các lỗ hổng, hay các khe, rãnh. Vì thế, ngay ở áp suất thấp, heli vẫn có thể khuyếch tán ra ngoài như thường.
Khi bóng được bơm căng, các sợi polyme giãn ra, vỏ bóng trở nên mỏng hơn, lỗ rỗng mở rộng ra, áp lực tăng lên đẩy các phân tử khí chui ra ngoài nhanh hơn, đi qua “quãng đường” ngắn hơn. Đó là các lý do tại sao khi bóng căng, quá trình xẹp hơi diễn ra rất nhanh và chậm dần khi kích cỡ quả bóng thu nhỏ lại.