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Por que os balões de hélio se esvaziam quando em contato com o ar frio?

Escrito por jack brubaker | Traduzido por giovana moretti
Por que os balões de hélio se esvaziam quando em contato com o ar frio?

O "esvaziamento" dos balões de hélio em ar frio é explicado pela lei de Gay-Lussac

Ballons am Himmel image by Jens Hilberger from Fotolia.com

Os balões de gás hélio esvaziam-se no ar frio. Isso é, na verdade, a combinação de dois efeitos: um relacionado à pressão interna do balão, e outro devido ao vazamento de hélio pelas paredes do balão.

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Hélio

Em temperatura e pressão atmosférica ambientes, o hélio é um gás. Sua densidade (a taxa de sua massa pelo seu volume) é menor que a do ar; consequentemente, balões cheios de hélio sobem.

Gases

Os gases basicamente consistem de moléculas que se movem muito rápido e não têm atrações apreciáveis com outras moléculas próximas. O movimento delas é muito caótico, o que significa que as moléculas frequentemente colidem umas com as outras e com as laterais de seu recipiente. Uma das únicas características dos gases é que eles se expandem para ocupar o recipiente por inteiro. Assim, as moléculas de hélio dentro de um balão vão ocupar uniformemente o espaço interior por completo.

Pressão

A "pressão" dentro de um balão de hélio é realmente a força sendo exercida quando as moléculas de hélio colidem com as paredes internas do balão. Portanto, conforme essas colisões ficam mais energéticas, a pressão dentro dele aumenta, e conforme ficam menos energéticas, a pressão cai.

Efeitos da temperatura

A peça final deste quebra-cabeça pertence à temperatura. Conforme ela aumenta, as moléculas se movem mais rápido, e conforme essa velocidade aumenta, a energia cinética também cresce. Além disso, se a temperatura diminui, a energia cinética também diminui. Assim, a força que as moléculas de gás exercem contra as paredes internas do recipiente, a pressão, é diretamente proporcional à temperatura das moléculas. Isso é conhecido como Lei de Gay-Lussac. A respeito do balão de hélio, conforme a temperatura das moléculas de gás diminui, elas se movem mais lentamente e exercem menos pressão contra as paredes internas do balão. Assim, ele parece se esvaziar.

Efusão

Um segundo fenômeno também pode contribuir para o esvaziamento de um balão de hélio. Por meio do processo de efusão, as moléculas de hélio podem passar pelos poros do balão. Isso é uma consequência do tamanho diminutivo da molécula do gás. Para a efusão ocorrer, as moléculas devem ser menores que os poros pelos quais elas estão tentando passar. Gases que consistem em moléculas maiores, tais como o oxigênio ou nitrogênio, fazem a efusão mais lentamente ou simplesmente não a fazem.

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