熱い車の中に置いたときに風船が破裂するのはなぜですか?

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著者: John Stephens
作成日: 23 1月 2021
更新日: 24 11月 2024
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店からヘリウム風船を拾い、車に入れて持ち帰っても構いませんが、熱い車の中に長時間置いておくのは絶対に得策ではありません。これは、ヘリウム分子が熱くなると大きくなるため、風船が熱くなり続けると、最終的に破裂するからです。暑い日に車の中に風船を置いておく必要がある場合は、直射日光を避けてトランクに入れるのが最善です。

物質の運動論

すべての物質には、動きを止めない原子と分子があります。物質に熱を加えると、分子と原子はさらに速く動きます。しかし、原子がより速く移動すると、原子間のスペースが大きくなり、オブジェクトが拡大してより多くのスペースを占有します。 (ただし、オブジェクトの質量は変化しません。)熱が物質を離れると、反対のことが起こります。分子の動きが遅くなり、原子が互いに近づき、オブジェクトが収縮してスペースを取りません。 (繰り返しますが、質量は変化しません。)熱を加えると、固体、液体、気体はすべて膨張しますが、その方法は異なります。

ヘリウムと熱

すべての物質と同様に、ヘリウム分子を加熱すると膨張します。それらはすでに空気よりも密度が低く(これがヘリウム風船が空中に浮く理由です)、熱はそれらをさらに高密度にします。ヘリウムは気体であり、すべての気体と同様に、その分子はあらゆる方向に移動します。気体分子がさまざまな方向に飛び回ると、他のオブジェクトと衝突して圧力が発生します。ヘリウムバルーンでは、バルーンの材料がこの圧力の影響を強く受けます。このため、バルーンアーティストは暑い時期にヘリウムバルーンをわずかに膨らませます。ヘリウムバルーンをより涼しい環境に移動すると、反対のことが起こるので、ヘリウムバルーンが少し収縮することに気付くでしょう。分子が収縮し、バルーンの材料内部のスペースを取りません。

箔対ラテックス風船

フォイルバルーンとラテックスバルーンの特性は異なりますが、ヘリウムは材料に関係なくバルーン内で膨張します。フォイルバルーンの体積は固定されています。つまり、材料の伸縮はほとんどまたはまったくありません。ラテックス(ゴム)は箔よりも伸縮性がありますが、膨張するヘリウム分子がラテックスが許容する最大圧力を超えるため、膨張するヘリウム分子が限界まで伸びると、最終的にはラテックスバルーンが飛び出します。また、暗い色の風船は熱をより速く吸収するため、明るい色の風船よりも早く飛び出します。