風船にヘリウムガスを入れると空中に浮く理由とは?

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    さて風船にはヘリウムガスが入れられているものがありますが、
    風船にヘリウムガスを入れるとその風船は空中に浮きます。

     

    ですがなぜヘリウムガスを風船に入れると空中に浮くのか、
    疑問に感じている人もいるのではないでしょうか。

     

    そこでこのページでは、
    風船にヘリウムガスを入れると空中に浮く理由について簡単に解説します。

     

    どうぞご覧ください。

     

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    1.風船にヘリウムガスを入れると空中に浮く理由とは?

     

    では風船にヘリウムガスを入れると空中に浮く理由とは何か見ていきましょう。

     

    結論から言ってしまうと風船にヘリウムガスを入れると空中に浮く理由は、
    ヘリウムガスが空気よりも軽い物質だからです。

     

     

    ヘリウムガスの比重は0.14(空気を1としたとき)で、
    これはヘリウムガスが空気より約7倍軽い物質であることを意味しています

     

    このヘリウムガスを風船の中に入れることでその風船は周囲の空気よりも軽くなるので、
    どんどん上へ上へと上昇しようとして空中に浮くことになるんですね。

     

     

    風船の中にヘリウムガスを入れて空中に浮くようになるのは、
    ヘリウムガスによって得られた浮力(ふりょく)が風船自体の重さよりも大きくなったときになります。

     

    ヘリウムガスも何も入れていない風船(しぼんだ状態)は、
    当然ですが周囲の空気よりも重いため空中に浮くことはできません。

     

    そして風船の中にヘリウムガスを入れたとしても、
    入れるヘリウムガスの量が少なければ風船は空中に浮きません。
    (ヘリウムガスによって得られる浮力が風船自体の重さより小さいため)

     

    これを簡単に図でまとめると下のようになります。

     

     

    風船自体(気体が入っていない状態)が周囲の空気よりも重いので、
    風船自体を持ち上げるためにその重さよりも大きな浮力を作らなければなりません

     

    だから十分な量のヘリウムガスが風船の中に入っていなければ、
    風船自体の重さより浮力が小さくなってしまうため空中に浮かなくなるんですね。

     

    2.昔は風船にヘリウムガスではなく水素が入れられていた

    いまでこそ空中に浮く風船の中にはヘリウムガスが入れられていますが、
    昔は風船の中にヘリウムガスではなく”水素”が入れられていました。

     

    ではなぜ水素からヘリウムガスに代えられたのかと言うと、
    それは水素自体が燃える物質でとても危険だからです。

     

    水素爆発という言葉をご存知の人も多いかと思いますが、
    空気中における水素濃度が高い状態でその近くに火気があると引火して爆発します。

     

    昔は水素が飛行船に使用されており、爆発事故が発生したことがあります。

     

    このような事故が起こったことからいまでは、
    爆発や燃える危険性のないヘリウムガスが使用されるようになりました

     

     

    またヘリウムガス自体は無色・無味・無臭・無毒の気体なのですが、
    ヘリウムガスを大量に吸い込むと酸欠状態となり呼吸困難に陥ることがあります
    (過去には実際にヘリウムガスによる事故が起こっています)

     

    空中に浮かすように風船の中にヘリウムガスが入れられている場合には、
    それを大量に吸い込んでしまうと呼吸困難となる危険性があります。
    (風船の中にはほぼ純粋なヘリウムガスしか入っていない)

     

    そしてヘリウムガスと言えば、声が高音になるジョークグッズとして用いられることも多いですが、
    ジョークグッズとして使用されるヘリウムガスには酸素が20%ほど含まれています

     

    なのでジョークグッズとして用いられるヘリウムガスは吸い込んでも問題はありません。

     

    呼吸困難に陥る恐れがあるのは、風船の中に入れられているヘリウムガスになりますので、
    風船の中に入れられているヘリウムガスは吸い込まないように注意してください。

     

     

    以上が「風船にヘリウムガスを入れると空中に浮く理由とは?」でした。

     

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    3.まとめ

    これまで説明したことをまとめますと、

    • 風船にヘリウムガスを入れると空中に浮く理由は、ヘリウムガスが空気よりも軽い物質だから(浮力が働く)。
    • 水素からヘリウムガスに代わったのは、水素自体が燃える物質でとても危険だから。
    • 風船の中のヘリウムガスは吸い込むと、呼吸困難になる危険性があるので吸い込まないこと。

     

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