Почему шары летают?

Воздушные шары – превосходное решение для оформления любого праздника. Большие и маленькие, яркие или пастельных тонов латексные шары, прозрачные или зеркальные шары-пузыри, фольгированные шары любой формы – профессиональные аэродизайнеры умеют создавать красоту, умело сочетая все виды шаров друг с другом и комбинируя их с другими материалами. Можно смело утверждать, что для каждого торжества возможно создать полноценное декоративное убранство с их участием, будь то отдельная фотозона или сладкий стол на банкете, или даже просто заказать свой неповторимый фонтан из воздушных шаров домой или в подарок близкому человеку. И, конечно, естественно желание подольше сохранить такой подарок в его первозданном виде немного дольше, чем на один праздничный день. Посмотрим, что сумели изобрести инженеры и аэродизайнеры, чтобы продлить жизнь своим творениям и дольше радовать людей фигурами и букетами из воздушных шаров, какие знания школьной физики нам пригодятся и какое отношение имеет балет и космос к воздушным шарам. Итак:

Что такое надувной шар и почему он летает?

Вообще, что такое надувной шар? Это некоторая оболочка, которую можно надуть каким-нибудь газом. Если надуть шарик обычным воздухом, то шар будет падать на пол, потому что нет той силы, которая подняла бы вес самого шарика вверх, от земного притяжения. Но если этот газ будет легче воздуха и он сможет поднять вес самого шарика, то надутый таким газом шарик будет лететь вверх под действием силы Архимеда. Сам воздух будет выталкивать его наружу, в более разряженную часть атмосферы, наверх в небо. Чем более крупный шарик у нас, тем больший объём он занимает, и, значит, тем большая подъёмная сила будет у шара. Можно сделать первый вывод: более крупные шары лучше летают, с большей силой тянут вверх.

Понятное дело, что если шарику прибавить какой-то вес, от этого будет зависеть общее время полёта. Шар в шаре, шары с конфетти, шары с надписями-наклейками и с дополнительным декором, конечно, будут летать меньше, чем такие же их собратья без утяжеления. Однако, именно детали придают просто шарам – индивидуальность. Профессиональные аэродизайнеры знают, какие шары и материалы использовать для каждого случая. Например, шар с наполнением используется большего размера, чем стандартный. Конфетти изготавливается из специальных почти невесомых материалов. Шрифты для надписей подбираются более изящные, лёгкие, а сами надписи размещаются на крупных шарах, к тому же их там лучше видно.

Какое-то надувательство

А какие газы – легче воздуха? Сам воздух состоит их нескольких газов: на 78% это азот N₂, 21% кислорода O₂, 0,94% инертных газов, углекислого газа CO₂ около 0,03% и остальное – разные примеси. Самые известные из газов, которые легче воздуха, – это водород H₂ и гелий He. При этом водород – самый лёгкий газ (почти в 14,5 раз легче воздуха), но он и самый опасный: в смеси с воздухом он не просто загорается от любой искры, а сгорает почти мгновенно, со взрывом. История дирижаблестроения в начале XX века началась и закончилась из-за этих особенностей водорода. Гелий же, напротив, самый инертный из всех газов: в обычных условиях он вообще ни с чем не вступает в реакцию, за что подобные газы называют «благородными». И гелий почти в 7,2 раза легче воздуха. В середине XX века научились добывать гелий в промышленных масштабах, а его полная безопасность позволила надувать гелием воздушные шары, которые умеют летать. Это ли не чудо, ведь обычные вещи всегда падают вниз, а шарик стремится ввысь, без всякого мотора или горелки! Одно лишь омрачало радость и детворы, и взрослых: молекула гелия настолько мала и подвижна, что способна просачиваться сквозь стенки латексного шарика наружу. Поэтому любой шарик, надутый гелием в один день, назавтра к вечеру оказывался на полу – потерявший форму и не способный летать. Кстати, наш первый вывод всё так же актуален: более крупные шары дольше летают, просто потому что в них изначально больше газа.

Давайте заклеим дырки

Казалось бы, с физикой не поспоришь, поэтому шарики на праздник доставлялись день-в-день, и «жили» такие шарики совсем не долго. Так и было до 1983 года. Праздничный мир изменился благодаря стараниям Дона Берчетта из Луисвилля (штат Кентукки, США). Он работал химиком, а у его жены была компания по доставке воздушных шаров на праздники. Клиенты жаловались на малое время полёта шаров, да и супруге приходилось доставлять шары в день праздника, а гораздо удобнее было бы накануне. Целый год ушёл у Дона на изыскания и эксперименты с составом, зато старания были вознаграждены изобретением специального герметика для латексных шариков, на который были получены два американских патента. Специальный состав, названный Хай-Флоат, которым обрабатывались изнутри шарики перед надуванием, как бы запечатывал поры шарика, поэтому гелий не мог утекать из шарика так же быстро, как раньше. Это была революция в аэродизайне! Обработанные герметиком шары могут летать до 30 раз дольше, при благоприятных условиях. Этими условиями являются, опять же, размер шара и качество материала, из которого они сделаны, а также сильно влияет влажность воздуха в помещении с шарами, и правильность соблюдения технологии обработки и надувки. Теперь можно сделать второй вывод: дольше пролетают более качественные шары, которые были надуты профессиональным аэродизайнером. В самом деле:

• чем более чистый латекс, из которого изготавливаются шары, тем более эластичный шарик получается (крупнее надуется при том же весе самого шара), и тем лучше с ним взаимодействует герметик («прилипает» к стенкам шарика);
• чем чище используемый гелий, тем больше его подъёмная сила (при этом, гелий – один из самых дорогих газов);
• и наконец, только профессионал, заботящийся об имидже своей компании, не может себе позволить нарушить технологию обработки шаров (а это много дополнительно потраченного времени на каждый шарик).

Космос нам поможет

До сих пор мы говорили в основном про латексные надувные шары. А между тем, существует огромное множество совершенно разных фольгированных шаров. Появление самого материала, который используется теперь для производства фольгированных шаров, обязано покорению космоса: технология металлизации пластика была разработана в рамках космической миссии NASA. Фольгированные шары изготавливаются из высокотехнологичного материала, это настоящий композит толщиной всего 0,02 мм: прочная лавсановая плёнка, покрытая слоем полиэтилена со внутренней стороны и с алюминиевым напылением снаружи. Металлическое напыление делает эту плёнку похожей на фольгу для кулинарии (на чём сходства и заканчиваются), поэтому за шариками закрепилось название «фольгированные». Материал получился тонкий, лёгкий и прочный на разрыв, он не пропускает свет, а главное, отлично удерживает гелий. Современные фольгированные шары надуваются через специальный самозапирающийся клапан – результат десятка разных патентов. Серебристые фольгированные шары были разработаны для Нью-Йоркского городского балета в конце 1970-х годов. Известны изготовленные вручную золотистые шары-сферы для XXIII летних Олимпийских игр 1984 года в Лос-Анджелесе. Конечно, теперь фольгированные шары изготавливаются на конвейерных производствах, в том числе и в России.

Современный качественно изготовленный фольгированный шар имеет очень узкий сварной шов, шар сделан из тонкой и лёгкой плёнки и имеет хороший клапан, который минимум на неделю запирает гелий внутри. При желании, такой шар можно периодически поддувать гелием через специальное оборудование, и при отсутствии механических повреждений он будет летать неделями. Наблюдения за поведением фольгированных шаров полностью подтверждают наш второй вывод: более качественный шар пролетает гораздо дольше дешёвой реплики с маркетплейса.

Прозрачные, как мыльные пузыри

Одно из изобретений, ставшее модным последнее десятилетие – это прозрачные шары-пузыри, или бабблсы. Их принцип изготовления, в общих чертах, схож с фольгированными шарами. Однако существуют и принципиальные отличия. Материал бабблсов часто не имеет металлического напыления, а представляет из себя более толстую и прозрачную плёнку, которая, в отличие от фольгированных шаров, способна растягиваться по мере надувания шара. Полностью надутый бабблс не имеет характерных для «фольги» складок вдоль едва заметного шва. А форма похожа на чуть приплюснутый сферический пузырь, откуда и его название. С учётом более толстой стенки и большего давления газа при надувании, бабблсы способны пролетать дольше, чем латексные шары, порядка 5-10 дней. Однако, в отличие от фольгированных шаров, поддувать бабблс обычно не получается: пластик у надутого шара подсыхает и перестаёт быть эластичным, и у большинства шаров отсутствует клапан.

Деликатный подход

Не последнее значение для «времени жизни» вашего оформления имеет фактор доставки. Если это не просто пучок шаров или кусок гирлянды, то правильная доставка шаров осуществляется в специальных пакетах. Упаковка защитит шары от ветра и возможного дождя, от дорожной пыли, которая с лёгкостью примагнитилась бы к шарам, позволит сохранить форму букета от запутывания лент, а также пронести ваши шары без потерь через порой весьма узкие двери и коридоры. Естественный вывод: шарики требуют деликатной доставки в упакованном виде.

Все компании-аэродизайнеры, конечно, имеют опыт использования разных шаров, с которыми они работают – и по личным наблюдениям, и по отзывам своих клиентов. Поэтому если вас интересует, сколько времени, примерно, простоит оформление или пролетает ваш букет, просто спросите об этом консультанта.

Шар на стороне заказчика

А что можете сделать вы у себя дома, чтобы шарики простояли подольше? Во-первых, конечно, старайтесь заказывать качественные шары у профессиональных аэродизайнеров. Будет и вероятность накладок минимум, и гарантии присутствовать.

Во-вторых, оформительские шары это не игрушка, а элемент декора. Как и живые цветы, шары не обрадуются, если их постоянно дёргать. Это часто относится к детям и домашним животным. Если шарик таскать за ленточку, возле узла начинают образовываться микротрещины и отслаиваться обработка, и гелий быстро выходит из шара.

В-третьих, конечно, шары не перенесут взаимодействия с шершавыми поверхностями, будь то потолок или покрытие стен. Даже обычная песчинка, залетевшая с улицы из приоткрытого окна, может лопнуть шарик. Также, если шарик постоянно трётся о что-либо, то стенки шарика изнашиваются, и такие шары или быстро сдуются, или могут лопнуть, поэтому шарики лучше не устанавливать вдоль проходов и на сквозняке.

В-четвёртых, влага из воздуха напрямую влияет на герметик, которым обработаны латексные шары, размягчая его, и герметик перестаёт работать. Чем суше воздух в помещении, тем дольше пролетают обработанные латексные шары. Кстати, зимой в наших краях шарики летают гораздо дольше, чем летом, из-за меньшей влажности в помещениях в отопительный сезон.

И, наконец, не размещайте шарики под прямым солнцем и возле отопительных приборов. Латекс – природный материал, и он быстро окисляется от тепла и ультрафиолета: поверхность шара становится матовой и более липкой, а прозрачные шары становятся мутными.

Как видите, все способы понятны, просты и логичны. Последний вывод – шарикам требуется подходящее место для размещения.

Изменить сознание?

Однако, у нас остался ещё один важный совет. Чтобы праздник был по-настоящему особенным, не надо каждый день превращать в праздник. Это то же самое, что каждый день кушать пусть и самую любимую, но одну и ту же еду: когда-нибудь она наскучит. Воздушные шары – это элемент праздника. Как торт, например. Скорее всего, если вы не доели торт в первые два-три дня, то потом вы от него всё-таки избавитесь. Разумно поступать с шарами так же: если ваши шары будут стоять целый месяц, покрываясь пылью и медленно угасая, они будут скорее мешать, чем радовать. Желаем вам настоящих праздников!