Tekrar - Kalkışta Balon

Hava balonları ve helyum sorunu

Günde iki kez, dünyanın her yerinde aynı anda, yaklaşık 900 hava istasyonu bir balonu bırakır. Her biri, yükselirken havanın sıcaklığını, basıncını ve nemini telsizle geri bildiren küçük bir cihaz kutusu, bir radyosonda taşır. Bu sayılar, okuduğunuz her hava tahmininin temelini oluşturur.

Bir hava balonu ince kauçuktan yapılır. Yerdeyken yaklaşık 2,500 L gazla doldurulur; yaklaşık 1.7 m çapında bir küredir. Yükseldikçe çevresindeki hava seyrelir ve dış basınç düşer; bu nedenle içindeki gaz yayılır ve balon şişer. Yüksekte hava aynı zamanda çok soğuktur ve bu da gazı biraz büzüştürür, ancak basınç düşüşünün etkisi çok daha büyüktür. Yerden yaklaşık 30 km yüksekte balonun çapı altı ya da yedi metreye ulaşır, kauçuk yırtılır ve radyosonda küçük bir paraşütle Dünya'ya geri düşer.

Aynı helyum, yerde ve yüksekte: dışarıdaki çarpışmalar daha az olduğundan balon şişer

İçerideki gaz havadan daha hafif olmalıdır. Hidrojen, gazların en hafifidir ve ucuzdur: bazı istasyonlar suyu elektrikle parçalayarak hidrojen üretir: 2H₂O → 2H₂ + O₂. Ancak hidrojen yanıcıdır ve bir kıvılcım yakınındaki sızıntı yangın başlatabilir. Bu nedenle çoğu istasyon, hiç tepkimeye girmeyen soy gaz helyumu kullanır.

Helyumun kendine özgü bir sorunu vardır. Dünya'daki helyum, milyonlarca yıl boyunca kayalardaki uranyum ve toryumun α bozunmasıyla yavaşça oluşmuş ve doğal gaz kuyularından toplanmıştır. Havaya salındıktan sonra yükselir ve o kadar hafiftir ki yavaşça uzaya kaçar. Hastaneler, MRI tarayıcılarının mıknatıslarını soğutmak için helyuma ihtiyaç duyar ve kıtlık yaşanan yıllarda fiyatı hızla yükselmiştir. Birkaç ülkedeki hava durumu servisleri, insanları gazdan uzak tutan otomatik fırlatıcılar kullanarak bazı fırlatmalarını hidrojenle yapmaya çoktan geri dönmüştür.

Oda koşullarında 2,500 L helyumla doldurulmuş bir balondaki helyumun kütlesini, $m$, hesaplayın (He, 4 g/mol). Oda koşullarında 1 mol gazın 25 L hacim kapladığını varsayın.