氦气球——往上升却掉不下来的气球!

在我们的生活中,经常可以看到五颜六色的气球在天空飘荡,一般来说,它们会慢慢地飘上天空,最终消失在视野中。但是,你是否曾经想过,为什么气球往上升起来,却不会再度降落呢?今天,我们就来探讨一下这个有趣的问题。

什么东西往上升永远掉不下来  第1张

氦气球的原理

首先,在了解为什么气球往上升之前,我们需要了解氦气球的原理。

氦气球是一种充气物体,内部充满了氦气。由于氦气的密度比空气的密度要小,所以充满了氦气的气球比周围的空气轻。

按照阿基米德原理,轻的物体会浮在重的物体上面,并且所受到的浮力大小与所放入的液体或气体的重量相等。因此,氦气球会受到一股往上的浮力,使得它往上升。

当气球上升到高处后,周围的气压会变得越来越小,而氦气球内部的气压并没有随之变化。

根据物理学中的压力传递原理,氦气球内部所受到的压力要比周围的气体小,这时氦气就会向外扩散,气球逐渐变大。直到氦气球的体积达到和周围气体相等的时候,气球的上升就会停止。

由此可见,氦气球的原理在于:氦气球受到氦气的浮力,从而向上升起来,当周围气压与氦气球内部气压相当时,氦气球的上升就会停止。

什么东西往上升永远掉不下来  第2张

为什么氦气球往上升却掉不下来

大家都知道,物体受到的力越大,速度就越大。当氦气球被氦气的浮力提起时,速度逐渐加快,直到速度足以克服摩擦力和空气阻力时才会停止加速。

因此,氦气球所受到的浮力大于它所受到的重力,使得氦气球继续向上升起来。

当氦气球继续上升到高空时,它所受到的阻力也随之增大。由于阻力和速度成正比,速度越大,阻力越大,氦气球上升的速度就逐渐降低。当速度逐渐变为零时,氦气球就处于悬停状态。

另一方面,由于氦气球体积变大,氦气球受到的气阻也在逐渐增大。随着气球上升到更高的高度,气阻会变得越来越大。

而氦气球所受到的浮力和气阻的和是它所受到的重力的减少。这就解释了为什么氦气球虽然在上升,但最终不会继续上升却会停留在某一高度。

因为受到的浮力和气阻的和与重力相等,氦气球处于一个动态平衡的状态。

此外,由于氦气球上升至空气稀薄的高空时,空气中的氧气和其他气体就会变得非常稀薄,而氦气分子的大小和形状与空气中的分子相近。

因此,氦气分子不会被空气中的分子碰撞,也就不会分散。这就进一步减少了氦气球受到的空气阻力。

结论

综上所述,氦气球之所以往上升却不掉下来,主要是由于氦气球受到氦气的浮力,而且浮力大于氦气球所受到的重力。

当氦气球上升至空气稀薄的高空时,气阻就会逐渐降低,而氦气分子不会被空气中的分子碰撞,也就减少了气球的阻力,最终使得氦气球处于一个动态平衡的状态。

值得一提的是,虽然氦气球往上升,但它并不是一直掉不下来的。事实上,氦气漏失、变形、风吹等因素都会使氦气球下降或下落。因此,我们在飞行氦气球时还需要注意安全。