为什么气球里的是氦气(气球里充的是氢气还是氦气)(1)

带孩子到医院打针,进去的时候领着一个活蹦乱跳的小可爱,出来的时候一定是抱着一个嚎啕大哭的伤心娃。

刚巧,卫生服务中心门口有个卖气球的,形状各异画有各式卡通人物的气球的确能够充分吸引孩子的注意力,于是哭声戛然而止,挺好,买一个吧。拽着气球往家走,儿子看着气球问我:“爸爸,气球为什么可以飞啊?”“因为气球里面的气体比空气的密度低,也就是比空气轻”“那气球里的是什么气?”,这的确是一个问题,这个问题看似简单,但其实并没有那么简单,很多孩子的家长也都有过类似的担心,气球里面的气体到底是什么,安不安全呢?

这的确是一个值得考虑的问题,那么我们就来说说吧。在二三十年以前,我们也曾经问过我们的父母,气球为什么可以飞,而我们得到的答案是:这是氢气球。

为什么气球里的是氦气(气球里充的是氢气还是氦气)(2)

要想让气球飞起来,那么就必须要满足一个条件,那就是让气球内的气体密度低于空气的密度,通俗一点来讲就是让气球内的气体比空气轻。

那么什么气体比空气轻呢?先来看看空气是什么,地球大气的组成比例大概是这个样子的:78%的氮气、21%的氧气、0.94%的稀有气体、0.03%的二氧化碳以及少量的水蒸气和其它气体。那么什么气体能够比如此构成的空气密度更低呢?只有两种气体,一个是氢气,一个是氦气。氢和氦是自然界中最轻的两种元素,宇宙诞生之后出现的第一批物质就是氢以及少量的氦,而比氢和氦更重的元素则是在恒星的聚变过程中产生的,而铁以上的元素则是在超新星爆发的过程中产生的。

为什么气球里的是氦气(气球里充的是氢气还是氦气)(3)

既然氢和氦是宇宙中最早出现的元素,那么两者的总量一定很多吧?的确如此,氢和氦在宇宙中的分布是极为广泛的,总量也是极高的。

但宇宙中的总量多,并不等于地球上的总量就多。因为氢和氦都是极轻的气体,所以在地球诞生之初,它们就都逃逸到宇宙中去了。然而氢与氦不同,氢是一种非常活跃的元素,所以大量的氢元素就以水的形式保存在了地球上,而氦是一种极为稳定的元素,几乎不与其他元素发生反应,于是地球上的氦就逃逸殆尽了。现在你应该明白了,为什么以前的气球都是用氢气充的,因为地球上的氢元素十分丰富,而且制取氢气的成本很低。然而氢气有一个致命的缺点,就是易燃,氢气球爆燃所引发的安全事故层出不穷,于是人们开始禁止氢气球,转而将目光瞄向了氦气。

为什么气球里的是氦气(气球里充的是氢气还是氦气)(4)

不是说地球上的氦气都逃逸殆尽了吗?的确如此,在地表,我们是找不到氦气的,所以必须到地底下去找。

当然了,地底下其实也是没有氦气的,不过虽然没有氦气,但却拥有如铀238这样的重元素。我们知道铀235是制作核裂变武器的重要原料,而一般的铀矿中铀235的比例仅为0.7%左右,其余的都是铀238。铀238虽然不能用于制造核裂变武器,但却能够产生氦气,因为铀238在衰变的时候会释放出一个阿尔法粒子,而这个阿尔法粒子包含两个质子和两个中子,实际上它就是一个氦原子核。

氦原子核被释放出来以后马上就会获得两个电子,于是一个氦原子就此产生了。除了铀238以外,能够释放出氦原子核的还有钚232,这些重原子衰变是地球上氦原子的唯一来源,而这些重原子的衰变期动辄几十亿年。可见氦气是极为珍贵的。

为什么气球里的是氦气(气球里充的是氢气还是氦气)(5)

重元素衰变所产生的氦气通常会混在地下的天然气之中,开采天然气时通过分离就能够获得氦气了。

和氢气不同,氦气极为稳定,这也是它没能以其它形式保留在地球上的主要原因,因为氦气极为稳定,所以安全性极高,不会发生类似于氢气的爆燃事件,所以现在的气球内部充的都是氦气,至少气球商人是这样说的。

那么气球中充的真的是氦气而不是氢气吗?这个可能取决于你所购买气球的价格,要知道氦气是极为宝贵的,是几乎不可能再生的,因为产生氦气的重元素要几十亿年才能够发生衰变,所以1L氦气的进口价格大概在25元左右,所以我有充分的理由怀疑我儿子手中的气球里混杂了氢气。

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