Voici une explication étape par étape du fonctionnement des ballons à l'hélium :
1. Remplir le ballon avec de l'hélium :
- L'hélium gazeux est obtenu à partir des réserves de gaz naturel ou en l'extrayant de l'atmosphère.
- L'hélium gazeux est ensuite comprimé dans des réservoirs pour faciliter le transport et le stockage.
- Pour remplir un ballon, le réservoir d'hélium est connecté au col du ballon et l'hélium gazeux est libéré dans le ballon.
2. Flottabilité et densité :
- L'hélium gazeux a une très faible densité par rapport à l'air. À température et pression ambiantes, la densité de l'hélium est d'environ 0,1786 gramme par litre, tandis que la densité de l'air est d'environ 1,29 gramme par litre.
- En raison de cette différence de densité, le ballon rempli d'hélium déplace un volume d'air plus important que son poids. Cela crée une force de poussée ascendante qui contrecarre le poids du ballon et lui permet de s'élever.
3. Le principe d'Archimède :
- La force de flottabilité subie par le ballon s'explique par le principe d'Archimède, qui stipule que la force de poussée ascendante exercée sur un objet dans un fluide est égale au poids du fluide déplacé par cet objet.
- Dans le cas du ballon à hélium, le poids de l'air déplacé est supérieur au poids de l'hélium à l'intérieur du ballon, créant la force nette vers le haut qui soulève le ballon.
4. Montée en montgolfière :
- À mesure que le ballon s'élève, la pression de l'air qui l'entoure diminue, provoquant la dilatation de l'hélium gazeux à l'intérieur. Cette expansion augmente encore la force de flottabilité, permettant au ballon de continuer à monter jusqu'à ce qu'il atteigne un équilibre où la force de flottabilité correspond au poids du ballon et de l'air ambiant.
Il est important de noter que même si les ballons à hélium peuvent flotter, ils finissent par atteindre leur altitude maximale et commencent à descendre en raison de facteurs tels que les changements de température et la diffusion de l'hélium à travers le matériau du ballon.
