Гелій – це безбарвний, безсмаковий та з беззапахом газ, який є другим за повсюдністю елементом в всесвіті після водню. Його використовують насамперед для заповнення поглинувачів чи балонів на повітряні кулі, наукових досліджень, медичних процедур та великої кількості інших цілей.
Популярними є 10-літрові балони гелію, які широко використовуються для різних заходів та вечірок, де надувають гелієм кульки, щоб вони легше підлітали. Зважаючи на це, багато людей цікавиться про об’єм гелію, який міститься у 10-літровому балоні.
Варто зазначити, що об’єм гелію, зазначений на балоні, є максимальним значенням, яке може міститися у ньому при найбільшому стисненні газу. Однак, фактичний об’єм гелію у балоні може бути меншим через різні фактори, такі як температура та тиск навколишнього середовища.
Які об’єм гелію міститься у 10 літровому балоні?
Для визначення об’єму гелію у 10 літровому балоні, необхідно знати тиск гелію у балоні. Тиск може бути виміряним за допомогою спеціальних приладів або вказаним на балоні. Зазвичай гелій продається під тиском 150 бар, що дорівнює 150 * 10^5 Па (паскаль).
При такому тиску гази часто розглядають у стандартних умовах (тиск 1 атмосфера і температура 273.15 К). У цьому випадку, об’єм гелію в балоні можна розрахувати за допомогою газового закону в ідеальному наближенні.
За газовим законом, об’єм газу (V) визначається за формулою V = nRT/P, де n – кількість речовини гелію, R – універсальна газова стала (8.314 дж/(моль·К)), T – температура у Кельвінах, а P – тиск у Паскалях.
Отже, якщо газ знаходиться у стандартних умовах, об’єм гелію в 10 літровому балоні буде рівний (насамперед переведемо літри у кубічні метри):
V = (10 * 10^-3) * (8.314 * 273.15) / (150 * 10^5).
Розраховуючи це вираження, отримаємо орієнтовне значення об’єму гелію в балоні. За умови, що газ знаходиться при інших тисках чи температурах, формула може відрізнятися. Також необхідно враховувати фактори, пов’язані з самим балоном, наприклад, його форму та об’єм, які також можуть впливати на реальний об’єм гелію у балоні.
Об’єм гелію у 10 літровому балоні
Якщо балон вказаний як “10 літрів”, це означає, що його об’єм складає 10 літрів. Однак, варто зазначити, що цей об’єм використовується для позначення об’єму балону, а не газу в ньому.
Об’єм гелію, який може бути збережений або здійснено для використання залежить від тиску, що може бути сконструйований всередині балону. Тому, виміри об’єму гелію в балоні з 10 літровим об’ємом стають неможливими без знання тиску в балоні.
Загалом, гелієві балони продаються під різними тисками, зазвичай від 1500 до 3000 фунтів на квадратний дюйм (psi). Таким чином, щоб дізнатися об’єм гелію в балоні необхідно знати тиск в балоні.
Чому об’єм гелію не дорівнює об’єму балону?
По-перше, балони мають заздалегідь визначений об’єм, який зазвичай вказаний на їхній наклейці. Однак, гази, такі як гелій, мають свої визначені властивості, включаючи температуру та тиск. Ці параметри можуть змінюватися залежно від умов середовища, в яких знаходиться газ. Балон може мати свою внутрішню температуру і тиск, які можуть відрізнятися від тих, що зовні. В результаті, об’єм гелію, який фактично міститься у балоні, може бути іншим, ніж його зовнішній об’єм.
По-друге, гелій може займати менший об’єм у балоні через його властивості. Гелій є одним з найлегших газів і має дуже малу молекулярну масу. Це означає, що молекули гелію рухаються дуже швидко і мають велику кінетичну енергію. Цей рух зумовлює величезний простір між молекулами гелію, через що займається менше місця і, відповідно, має менший об’єм.
Таким чином, об’єм гелію може бути меншим за об’єм балону з двох причин: через різницю в температурі та тиску між внутрішньою та зовнішньою областями балону, а також через велике просторове розташування молекул гелію.