Hai
quả bóng bay giống hệt nhau, một bơm bằng không khí thường, một bơm bằng
khí heli. Được một lúc, bóng bơm khí heli 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?
Bóng bay khí heli |
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 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.
Bóng có thể tự phồng lên?
Tuy nhiên, bạn cũng sẽ nhận thấy quả bóng không hoàn
toàn xịt hẳn. Đó là do ngoài dòng khí đi ra, còn có dòng khí từ bên
ngoài đi vào cũng qua các khe rỗng này. Nếu quả bóng được bơm đầy khí
sulphur hexaflourid (có kích thước phân tử rất lớn, rất khó khuyếch tán
ra ngoài) thì chúng sẽ không bị xẹp đi. Đồng thời, không khí từ ngoài
lại đi vào trong quả bóng, khiến nó dần dần tăng lên về kích cỡ.
Hiện nay, người ta đã chế tạo ra những loại bóng bay
làm từ vật liệu không đàn hồi, không có lỗ rỗng và được phủ màng để giảm
sự thoát khí. Mặc dù vẫn có hiện tượng xẹp hơi, nhưng chắc chắn, thời
gian căng tròn của bóng đủ cho trẻ em chơi đến khi chúng chán trò này.
Xem thêm về khí heli:
khí heli 99.999% (helium 5.0) |
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét