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气球不仅是孩子们非常喜欢的一种玩具,也是非常受欢迎的装饰品。在许多国家,气球会被用作庆祝时的点缀。
气球就是这样,欢乐、浪漫,喜庆、祥和,总之都是甜甜的“味道”,越来越得到人们的睐!气球里面到底是什么气儿?它为什么会因“发脾气”而爆炸?就让我们一起发现气球里的科学!
气球的诞生
1772年冬,法国里昂的蒙哥菲尔兄弟正坐在壁炉前烤火,只见一股浓烟向炉顶冲上去,哥哥看见后心里突然产生了一个有趣的念头:要是做个口袋,把烟装进去,不就可以让口袋飞起来了吗?于是兄弟俩找来绸布,缝成一个口袋,再用口袋收集烟,扎上口,口袋真的升起来了——这便是人类最早出现的气球。
后来,蒙哥菲尔兄弟经过10年的努力,终于在1783年把一个巨大的热空气球送上了天空。
公元1786年的热气球(图片来源/Wiki)
热气球在中国已有悠久的历史。公元2~3世纪时,中国人就发明了最早的热气球——天灯(也称孔明灯,相传为三国时期诸葛亮的发明),主要用来传递军事信号。英国学者李约瑟在其著作中也指出,公元1241年蒙古人曾经在李格尼兹战役中使用过龙形天灯传递信号。
中国最早的热气球——天灯
我是氢气球,你是氦气球
气球是小孩子钟爱的玩具之一,但通常乳胶气球容易爆破,而且气体保持时间也比较短。所以,人们一直想研制一种能较长时间保持气体不漏气的气球。
常见的乳胶气球
终于,在20世纪70年代末,人们找到了铝膜这种材料,用它制成的气球能够较长时间保持不漏气。但无论是乳胶气球亦或是铝膜气球,当它们充了氢气和氦气后,从外表上都看不出来,因为它们都能达到一样的效果。
常见的乳胶气球
那么,我们到底应该选择哪种气体作为充铝膜气球的气体呢?
氢气
氢气是世界上最轻的气体。它的密度非常小,只有空气的1/14,标准状态下,1升氢气的质量是0.0899克。世界上第一个氢气球诞生于1780年,当时法国化学家布拉克把氢气灌入猪膀胱中,制得了世界上第一个氢气球。
但是,氢气球升到空中容易爆炸。氢气还是一种易燃、易爆气体,很小的一点能量,就有可能引发爆炸,所以,人们已经不用氢气球了。从环保角度来说,氢气球破裂后的残片会随机飘散,有可能会被野生动物误食,进而导致消化系统、呼吸系统的梗阻。这也是现在氢气球被人们“抛弃”的原因之一。
氦气
氦气是除氢气以外密度最小的气体,1升氦气的质量是0.17847克,所以当我们把氦气充入铝膜气球里时也能达到飘浮的效果。又因为氦气是惰性气体,通常条件下不与其他元素和化合物产生化学反应,所以用来填充气球不会产生任何危险,因此氦气球一般会作为广告气球及生日派对气球,给大家营造欢快、祥和的气氛。
科学魔法秀
扎气球的游戏我们每个人都玩过,但有的气球一扎就破,有的气球却不会一扎就破,这是什么原因呢?
如果你再细细观察,就会发现当用针或竹签扎吹起来的气球顶部时,气球是不会破的。原来,当我们开始吹气球时,气球内部的压力会越来越大,同时组成气球的橡胶分子会因为压力变大而被拉伸。这时,如果有外来物扎了气球一下,气球被扎的那一点所受到的压力就会骤然增大,然而单个橡胶分子可以承受的力度是有极限的,一旦超过这个极限,这个受力的橡胶分子会将这个力分散给周围其他的橡胶分子,当这些分子都承受不住的时候,气球就会“砰”的一声爆炸了。
气球也可以不被扎破
但是当我们从顶端或底部扎入时,这些区域因为聚集了大量没有延伸开的橡胶分子,所以使得这个区域非常有弹性,当外力作用于这些区域,会有很大的缓冲空间,不会引爆气球。虽然这样做气球不会爆炸,但是气球还是会慢慢漏气。不过,如果异物一直保持着插入状态的话,那气球也同样会保持密闭的状态。
小时候,气球是我们的玩具,在呼出的气体的控制下充满、缩小,从手中跳跃到空中,再跳跃到同伴的手里;上学后,气球是对我们极具吸引力的未知气体,是涉及到密度等概念的名词;后来呢,气球是告白时送出的深藏心底的话语,是婚礼上成片成簇的浪漫背景,也是幸福生活的美好见证。