氣球不僅是孩子們非常喜歡的一種玩具,也是非常受歡迎的裝飾品。在許多國家,氣球會被用作慶祝時的點綴。
氣球就是這樣,歡樂、浪漫,喜慶、祥和,總之都是甜甜的“味道”,越來越得到人們的睞!氣球里面到底是什么氣兒?它為什么會因“發脾氣”而爆炸?就讓我們一起發現氣球里的科學!
氣球的誕生
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1772年冬,法國里昂的蒙哥菲爾兄弟正坐在壁爐前烤火,只見一股濃煙向爐頂沖上去,哥哥看見后心里突然產生了一個有趣的念頭:要是做個口袋,把煙裝進去,不就可以讓口袋飛起來了嗎?于是兄弟倆找來綢布,縫成一個口袋,再用口袋收集煙,扎上口,口袋真的升起來了——這便是人類最早出現的氣球。
后來,蒙哥菲爾兄弟經過10年的努力,終于在1783年把一個巨大的熱空氣球送上了天空。
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公元1786年的熱氣球(圖片來源/Wiki)
熱氣球在中國已有悠久的歷史。公元2~3世紀時,中國人就發明了最早的熱氣球——天燈(也稱孔明燈,相傳為三國時期諸葛亮的發明),主要用來傳遞軍事信號。英國學者李約瑟在其著作中也指出,公元1241年蒙古人曾經在李格尼茲戰役中使用過龍形天燈傳遞信號。
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中國最早的熱氣球——天燈
我是氫氣球,你是氦氣球
氣球是小孩子鐘愛的玩具之一,但通常乳膠氣球容易爆破,而且氣體保持時間也比較短。所以,人們一直想研制一種能較長時間保持氣體不漏氣的氣球。
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常見的乳膠氣球
終于,在20世紀70年代末,人們找到了鋁膜這種材料,用它制成的氣球能夠較長時間保持不漏氣。但無論是乳膠氣球亦或是鋁膜氣球,當它們充了氫氣和氦氣后,從外表上都看不出來,因為它們都能達到一樣的效果。
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常見的乳膠氣球
那么,我們到底應該選擇哪種氣體作為充鋁膜氣球的氣體呢?
氫氣
氫氣是世界上最輕的氣體。它的密度非常小,只有空氣的1/14,標準狀態下,1升氫氣的質量是0.0899克。世界上第一個氫氣球誕生于1780年,當時法國化學家布拉克把氫氣灌入豬膀胱中,制得了世界上第一個氫氣球。
但是,氫氣球升到空中容易爆炸。氫氣還是一種易燃、易爆氣體,很小的一點能量,就有可能引發爆炸,所以,人們已經不用氫氣球了。從環保角度來說,氫氣球破裂后的殘片會隨機飄散,有可能會被野生動物誤食,進而導致消化系統、呼吸系統的梗阻。這也是現在氫氣球被人們“拋棄”的原因之一。
氦氣
氦氣是除氫氣以外密度最小的氣體,1升氦氣的質量是0.17847克,所以當我們把氦氣充入鋁膜氣球里時也能達到飄浮的效果。又因為氦氣是惰性氣體,通常條件下不與其他元素和化合物產生化學反應,所以用來填充氣球不會產生任何危險,因此氦氣球一般會作為廣告氣球及生日派對氣球,給大家營造歡快、祥和的氣氛。
科學魔法秀
扎氣球的游戲我們每個人都玩過,但有的氣球一扎就破,有的氣球卻不會一扎就破,這是什么原因呢?
如果你再細細觀察,就會發現當用針或竹簽扎吹起來的氣球頂部時,氣球是不會破的。原來,當我們開始吹氣球時,氣球內部的壓力會越來越大,同時組成氣球的橡膠分子會因為壓力變大而被拉伸。這時,如果有外來物扎了氣球一下,氣球被扎的那一點所受到的壓力就會驟然增大,然而單個橡膠分子可以承受的力度是有極限的,一旦超過這個極限,這個受力的橡膠分子會將這個力分散給周圍其他的橡膠分子,當這些分子都承受不住的時候,氣球就會“砰”的一聲爆炸了。
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氣球也可以不被扎破
但是當我們從頂端或底部扎入時,這些區域因為聚集了大量沒有延伸開的橡膠分子,所以使得這個區域非常有彈性,當外力作用于這些區域,會有很大的緩沖空間,不會引爆氣球。雖然這樣做氣球不會爆炸,但是氣球還是會慢慢漏氣。不過,如果異物一直保持著插入狀態的話,那氣球也同樣會保持密閉的狀態。
小時候,氣球是我們的玩具,在呼出的氣體的控制下充滿、縮小,從手中跳躍到空中,再跳躍到同伴的手里;上學后,氣球是對我們極具吸引力的未知氣體,是涉及到密度等概念的名詞;后來呢,氣球是告白時送出的深藏心底的話語,是婚禮上成片成簇的浪漫背景,也是幸福生活的美好見證。
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