Combien de temps un ballon gonflé à l hélium peut il tenir en lair ?

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Archimède a trouvé la réponse il y a fort longtemps: Cela dépend de trois facteurs: le volume de l'enveloppe, son poids lié au matériau avec lequel il est fabriqué (ce qu'Archimède n'avait pas mentionné ;-))

Pour résumer:  un ballon commencera à s’élever dans les airs lorsque le poids de l'air qu'il déplace est supérieur à sa propre masse. Si un ballon est lourd, il lui faudra un plus gros volume d' helium pour flotter dans les airs. D' ou l’intérêt d'utiliser un matériau le plus léger possible

Prenons l'exemple d'un ballon publicitaire de 1.8 m de diamètre (volume :3 m3)

  • fabriqué en PVC de 0.18 mm d'épaisseur, le poids de l'enveloppe sera de 2,7 kg
  • fabriqué en TPU de 0.1 mm d'épaisseur, son poids sera de 1.5 kg ( env. 2 x moins)

Comme l'hélium est 7 fois plus léger que l'air (1m3 d'hélium soulève 1 kg) , a différence entre le poids de l'enveloppe et le poids de l'air déplacé sera donc de:

        - 300 gr avec un ballon en PVC

        - 1500 gr avec un ballon en TPU

Comme le PVC est 5 x moins étanche que le TPU, il va perdre son helium très rapidement et il faudra donc en rajouter tous les jours.

Sur un salon, on a mieux à faire , Non?

Plus le volume intérieur d'un ballon est important, plus il "deplacera d'air". Le poids de l'helium étant 7 fois plus leger que l'air, on comprend alors mieux qu'un gros ballon aura une capacité de levage (lift) plus importante qu'un ballon plus petit

Par exemple un ballon de 1.80m contient 3m3 et un ballon de 2,50m (30% plus grand)  contient 8 m3 (près de 3 fois plus !).

Le poids ensuite: plus le poids de l'enveloppe est faible, meilleure sera le lift. Sachant que sur notre planete et au niveau de la mer, un metre cube d'helium soulève 1 kg, un ballon de 1 m3 doit peser moins de 1kg pour flotter dans les airs.

Enfin et c'est peut être le plus important:  le matériau. Plus il est leger, plus ,à volume comparable, il aura de lift et donc plus longtemps il flottera dans les airs. Il finira par retomber lorsque le volume d'air qu'il déplace est inférieur à sa masse.

C'est pour cette raison que le TPU, 2 fois plus léger que le PVC,  représente un avantage considérable lorsqu'il utilisé dans la fabrication d'un ballon publicitaire.

Oui, direz vous, mais pourquoi ne flotte t il pas indéfiniment ? C'est encore un question de matériau.

 L'helium est (après l'hydrogène), l'atome qui contient le moins d'éléments (1 noyau et 2 electrons). L'helium est donc un gaz très leger dont la molecule est très, très petite et qui passe partout, même à travers le matériau le plus étanche.

Selon le matériau utilisé pour le ballon, on peut constater une différence notable d'étanchéité.

Un ballon en baudruche de 30 cm par exemple ne tient pas en l'air plus de 12H, alors qu'un ballon de meme volume fabriqué en mylar, va tenir plus de 10 jours.

Comparé au PVC, le TPU est un matériau 2 fois plus léger mais aussi  5 fois plus étanche, il va donc assurer une plus longue "flottaison" du ballon. Moins de perte signifie, forme conservée plus longtemps, c'est à dire moins d'helium consommé.

CQFD