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氦氣氣球:因?yàn)楹獾拿芏缺瓤諝饷芏容^小,所以氦氣球能飄起來。
回想一下,氣體的顆粒,平均相隔很遠(yuǎn)和碰撞頻率低于做的液體或固體顆粒??紤]兩個氣球包含氣體和具有相等的體積。如果一個氣球充滿空氣,另一種是填充有氦氣的氣球仍會含有顆粒的數(shù)目相同。 為什么呢? 因?yàn)轭w粒之間的空間是相當(dāng)大的(單個分子的約1000倍的直徑)時,單個顆粒的大小可以是由兩個或三個,并不會改變氣體的總體積的因子放大或縮小。 因此,一升空氣中含有作為升氦氣相同數(shù)量的顆粒。
空氣是由主要的分子氧和氮。 同位素的O2(氧氣)最常見的類型包含八個質(zhì)子和八個中子。 同位素為N_2(氮)中最常見的類型包含7個質(zhì)子和7個中子。 氦是由氦的單個原子,其中最常見的同位素含有兩個質(zhì)子和兩個中子。 因此,氦中的一個粒子(單個原子)的質(zhì)量大約是八分之一一個氧粒子(具有兩個氧原子的分子)的質(zhì)量。 如果這兩種氣體的相同體積的含有粒子的數(shù)目相同,但各氦粒子的質(zhì)量比空氣的粒子的質(zhì)量小得多,氦的密度將小于空氣的,從而使氦氣以上升的空氣。
總之,有顆粒在氦氣球數(shù)相同和相等體積的氣球,但是氦的每個顆粒具有更小的質(zhì)量。
熱氣球:因?yàn)闊峥諝獾拿芏缺瘸乜諝饷芏容^小,所以熱氣球能飄起來
隨著一個物體變得更熱,它的粒子移動速度更快,更頻繁地發(fā)生碰撞,因此它們之間有較大的空間。在這種情況下,用熱空氣的氣球?qū)⒕哂衅漕w粒,其結(jié)果是,在相同的體積更小的顆粒數(shù)之間的較大的空間。空氣在各球囊的顆粒單獨(dú)稱量相同但是,由于存在于熱氣球較少的顆粒,有較小的質(zhì)量中的空氣比在冷卻器,更稠密的空氣。
由于這兩個氣球具有相同的體積,熱空氣的密度小于冷空氣和熱氣球會漂浮在空氣中!