다음은 헬륨 풍선 작동 방식에 대한 단계별 설명입니다.
1. 풍선을 헬륨으로 채우는 것 :
- 헬륨 가스는 천연 가스 매장량 또는 대기에서 추출하여 얻습니다.
- 헬륨 가스는 운송 및 보관을 쉽게하기 위해 탱크로 압축됩니다.
- 풍선을 채우기 위해 헬륨 탱크는 풍선의 목에 연결되고 헬륨 가스가 풍선으로 방출됩니다.
2. 부력과 밀도 :
- 헬륨 가스는 공기에 비해 밀도가 매우 낮습니다. 실온 및 압력에서, 헬륨의 밀도는 리터당 약 0.1786 그램이고, 공기 밀도는 리터당 약 1.29 그램입니다.
- 밀도의 차이로 인해 헬륨으로 채워진 풍선은 무게보다 더 많은 양의 공기를 대체합니다. 이것은 풍선의 무게에 대항하여 상승 부력을 생성하고 상승 할 수 있습니다.
3. Archimedes의 원칙 :
- 풍선이 경험하는 부력은 Archimedes의 원리에 의해 설명되며, 이는 유체의 물체의 상향 부력이 해당 물체에 의해 변위되는 유체의 무게와 같다고 말합니다.
- 헬륨 풍선의 경우, 변위 공기의 무게는 풍선 내부의 헬륨의 무게보다 크기 때문에 풍선을 들어 올리는 그물 위쪽 힘을 만듭니다.
4. 풍선 상승 :
- 풍선이 상승함에 따라 주변의 공기 압력이 감소하여 헬륨 가스가 팽창하게됩니다. 이 팽창은 부력을 더욱 증가시켜 풍선이 풍선의 무게와 주변 공기의 무게와 일치하는 평형에 도달 할 때까지 풍선이 계속 오름차순을 허용합니다.
헬륨 풍선은 떠 다닐 수 있지만 결국 최대 고도에 도달하여 온도 변화와 풍선의 재료를 통한 헬륨 확산과 같은 요인으로 인해 내려 가기 시작합니다.
