Воздушный шар — это гибкий мембранный мешок, который можно надуть газом, например , гелием , водородом , закисью азота , кислородом или воздухом . Для особых целей воздушные шары можно наполнять дымом, жидкой водой , гранулированными средами (например, песком, мукой или рисом) или источниками света. Современные воздушные шары изготавливаются из таких материалов, как резина , латекс , полихлоропрен или нейлоновая ткань, и могут быть разных цветов. Некоторые ранние воздушные шары изготавливались из высушенных мочевых пузырей животных , например, свиного пузыря . Некоторые воздушные шары используются в декоративных или развлекательных целях, в то время как другие используются в практических целях, таких как метеорология , лечение , военная оборона или транспорт . Свойства воздушного шара, включая его низкую плотность и низкую стоимость, привели к широкому спектру его применения.
Резиновый баллон был изобретен Майклом Фарадеем в 1824 году во время экспериментов с различными газами. Он изобрел их для использования в лаборатории. [1] [2]
Воздушные шары используются для украшения дней рождения, свадеб, корпоративных мероприятий, школьных мероприятий и других праздничных собраний. Художники, которые используют для сборки круглые шары, называются «укладчиками», а художники, которые используют для сборки карандашные шары, называются «твистерами». Чаще всего их ассоциируют с декором из гелиевых шаров, но в последнее время декораторы воздушных шаров переходят к созданию украшений из воздушных шаров, наполненных воздухом, из-за ограниченного запаса невозобновляемого природного ресурса гелия. Наиболее распространенные типы декора из воздушных шаров включают арки, колонны, центральные элементы, капли из воздушных шаров, скульптуры и букеты из воздушных шаров. С ростом возможностей для скручивания воздушных шаров, а также их укладки, рост деко-твистера проявляется как сочетание методов укладки, а также методов скручивания для создания уникальных и интересных вариантов декора из воздушных шаров.
Воздушные шары для вечеринок в основном изготавливаются из натурального латекса, полученного из каучуковых деревьев , и могут быть наполнены воздухом, гелием, водой или любой другой подходящей жидкостью или газом. Эластичность резины позволяет регулировать объем.
Часто термин «воздушный шар для вечеринки» будет относиться к скручивающемуся воздушному шару или воздушному шару-карандашу. Эти воздушные шары манипулируют, чтобы создавать формы и фигуры для вечеринок и мероприятий, как правило, вместе с развлечениями.
Наполнение воздушного шара воздухом можно осуществлять ртом, с помощью ручного или электрического надувного устройства (например, ручного насоса ) или с помощью источника сжатого газа.
Когда резиновые или пластиковые шары наполняются гелием, чтобы они плавали, они обычно сохраняют свою плавучесть всего около дня, иногда дольше. Заключенные атомы гелия выходят через небольшие поры в латексе, которые больше атомов гелия. Однако некоторые типы шаров маркируются как «гелиевые». Эти шары часто толще и имеют меньшую пористость. [3] Шары, наполненные воздухом, обычно сохраняют свой размер и форму гораздо дольше, иногда до недели.
Однако резиновый шар в конечном итоге теряет газ наружу. Процесс, посредством которого вещество или растворенное вещество мигрирует из области высокой концентрации через барьер или мембрану в область более низкой концентрации, называется диффузией . Внутреннюю часть шаров можно обработать специальным гелем (например, полимерным раствором, продаваемым под маркой «Hi Float»), который покрывает внутреннюю часть шара, чтобы уменьшить утечку гелия, тем самым увеличивая время полета до недели или дольше. [4]
Начиная с конца 1970-х годов, начали производиться более дорогие (и долговечные) фольгированные шары из тонких, нерастягивающихся, менее проницаемых металлизированных пленок, таких как Mylar ( BoPET ). Эти шары имеют привлекательные блестящие отражающие поверхности и часто печатаются с цветными изображениями и узорами для подарков и вечеринок. Наиболее важными свойствами металлизированного нейлона для воздушных шаров являются его легкий вес, повышенная плавучесть и его способность удерживать гелий от утечки в течение нескольких недель. Фольгированные шары критиковали за то, что они мешают линиям электропередач . [5] [6]
Художники по воздушным шарам — это артисты, которые скручивают и завязывают надутые трубчатые шары в скульптуры, такие как животные (см. моделирование из воздушных шаров ). Воздушные шары, используемые для скульптур, сделаны из сверхэластичной резины, поэтому их можно скручивать и завязывать, не лопая. Поскольку давление, необходимое для надувания воздушного шара, обратно пропорционально диаметру воздушного шара, эти крошечные трубчатые шары изначально чрезвычайно трудно надуть. Для надувания этих шаров обычно используется насос.
Декораторы могут использовать гелиевые шары для создания скульптур из воздушных шаров. Обычно круглая форма воздушного шара ограничивает их простыми арками или стенами, но иногда предпринимались попытки создания более амбициозных «скульптур». Также распространено использование воздушных шаров в качестве украшения стола для праздничных мероприятий. Иногда воздушные шары можно моделировать в форме животных. Украшения для стола обычно появляются с тремя или пятью воздушными шарами на каждом букете. Лента скручивается и добавляется с грузом, чтобы не дать воздушным шарам улететь.
Декоративное использование воздушных шаров — это сбрасывание воздушных шаров. При сбрасывании воздушных шаров пластиковый пакет или сетка, наполненные надутыми воздухом воздушными шарами, подвешиваются на фиксированной высоте. После освобождения воздушные шары падают на целевую область внизу. Сбрасывание воздушных шаров обычно выполняется на празднованиях Нового года и на политических митингах и съездах , но также может выполняться на праздниках, включая выпускные и свадьбы.
.jpg/1280px-2018_First_of_May_in_Helsinki_(47782051631).jpg)
В течение десятилетий люди также праздновали, выпуская воздушные шары . Эта практика не поощрялась индустрией воздушных шаров, поскольку она создавала проблемы для окружающей среды и городов. В последние годы были приняты такие законы, как Закон о воздушных шарах Калифорнии, чтобы заставить потребителей и розничных торговцев привязывать наполненные гелием фольгированные ( BoPET ) шары с помощью груза. Это гарантирует, что наполненные гелием шары не всплывут в атмосферу, что может быть потенциально вредно для животных, окружающей среды и линий электропередач. Во многих штатах сейчас запрещены выпуски воздушных шаров.
Все чаще воздушные шары наполняются воздухом вместо гелия, поскольку воздушные шары, наполненные воздухом, не будут выпускаться в атмосферу или истощать запасы гелия на Земле. Существует множество игр для вечеринок и школьных занятий, в которых можно использовать воздушные шары вместо гелиевых. Когда возраст позволяет, эти занятия часто включают дополнительное развлечение — надувание воздушных шаров. Во многих мероприятиях воздушные шары будут содержать призы, и участники вечеринки могут лопать шары, чтобы достать предметы внутри.
Воздушные шары используются для рекламы на крупных мероприятиях. Процессы трафаретной печати могут использоваться для печати рисунков и логотипов компаний на воздушных шарах. Специально изготовленные принтеры надувают воздушные шары и наносят чернила с эластичными свойствами через трафарет шелкографии. В январе 2008 года Совет по связям с еврейской общиной Нью-Йорка организовал демонстрацию 4200 красных воздушных шаров возле штаб-квартиры Организации Объединенных Наций . [7]
Также в 1950-х годах, в начале Холодной войны, активисты в Западной Европе использовали воздушные шары в пропагандистских целях, которые летали на восток над Восточной Европой, где выпускались газеты и брошюры. [8] В 2014 году южнокорейские активисты использовали тот же метод воздушных шаров, чтобы донести информацию до тех, кто находился в Северной Корее. [9]
Паоло Сканнавино установил рекорд по количеству гигантских воздушных шаров, запущенных за 2 минуты — 11. [10]
Водяные шары — это тонкие, маленькие резиновые шары, наполненные жидкостью, обычно водой, а не газом, и предназначенные для того, чтобы их можно было легко лопнуть. Обычно их используют дети, которые бросают их друг в друга, пытаясь намочить друг друга, в качестве игры, соревнования или розыгрыша . Выталкивая воду из открытого конца водяного шара, можно использовать его как самодельный водяной пистолет .
Солнечные шары — это тонкие, большие шары, заполненные воздухом, который нагревается солнцем с целью уменьшения его плотности и получения подъемной силы.
Воздушные шары часто намеренно выпускают, создавая так называемую ракету-шар . Ракеты-шары работают, потому что эластичные шары сжимаются на воздухе внутри них, и поэтому, когда отверстие шара открывается, газ внутри шара выталкивается, и из-за третьего закона движения Ньютона шар движется вперед. Это тот же самый способ, которым работает ракета. [11]
Воздушные шары, наполненные горячим воздухом или плавучим газом, использовались в качестве летательных аппаратов с XVIII века. Самые ранние полеты совершались на воздушных шарах с использованием воздуха, нагретого пламенем, или водорода в качестве подъемного газа. Позже стали использовать угольный газ, а еще позже — гелий. Воздушный шар без двигателя летает по ветру. Воздушный шар, имеющий двигатель для движения, называется дирижаблем или дирижаблем .
Ангиопластика — это хирургическая процедура, при которой очень маленькие баллоны вставляются в заблокированные или частично заблокированные кровеносные сосуды около сердца. После установки баллон надувается, чтобы очистить или сжать артериальную бляшку и растянуть стенки сосуда, тем самым предотвращая инфаркт миокарда . Небольшой стент может быть вставлен в место ангиопластики, чтобы держать сосуд открытым после удаления баллона. [12]
Баллонные катетеры — это катетеры , которые имеют баллоны на кончике, чтобы не допустить их выскальзывания. Например, баллон катетера Фолея надувается, когда катетер вводится в мочевой пузырь, и фиксирует его положение. [13]
Для остановки кровотечения в полых внутренних органах, таких как желудок или матка , можно использовать введение баллонов, впоследствии заполненных воздухом или жидкостью .
Люди намеренно наполняли пузыри, особенно настоящие пузыри животных, воздухом с доисторических времен. В Древней Греции было зафиксировано несколько случаев их использования. К XVIII веку люди надували воздушные шары из ткани или холста горячим воздухом и отправляли их ввысь, братья Монгольфье зашли так далеко, что провели эксперименты с первыми животными в 1782 году, а затем, когда высота не убила их, с людьми в 1783 году.
Первый наполненный водородом газовый шар был запущен в 1790-х годах. Спустя столетие во Франции были запущены первые наполненные водородом метеозонды .
Первые современные резиновые шары, о которых известно, были сделаны Майклом Фарадеем в 1824 году. Он использовал их для хранения газов, с которыми он экспериментировал, особенно водорода. К 1825 году похожие шары продавал Томас Хэнкок , но, как и шары Фарадея, они продавались в разобранном виде, как два круга мягкой резины. Пользователь должен был положить круги один на другой и потереть их края, пока мягкая, липкая резина не прилипнет, оставив порошкообразную внутреннюю часть свободной для надувания. [14] Современные, предварительно собранные шары продавались в США к началу 20-го века.
Возникли некоторые экологические опасения по поводу металлизированных воздушных шаров из майлара, поскольку они не разлагаются и не измельчаются, как резиновые воздушные шары. Выброс таких воздушных шаров в атмосферу считается вредным для окружающей среды. Этот тип воздушных шаров также может проводить электричество по своей поверхности, а выпущенные фольгированные воздушные шары могут запутаться в линиях электропередач и вызвать отключение электроэнергии. [15]
Выпущенные воздушные шары могут приземлиться где угодно, в том числе в заповедниках или других местах, где они могут представлять опасность для животных из-за проглатывания или запутывания. Из-за потенциального вреда для дикой природы и воздействия мусора на окружающую среду некоторые юрисдикции даже принимают законы, контролирующие массовый выпуск воздушных шаров. Законопроект, предложенный в Мэриленде , США, был назван в честь Инки, карликового кашалота , которому потребовалось шесть операций после проглатывания мусора, самым большим куском которого был воздушный шар Mylar. [16] [17] Совет по воздушным шарам, торговая организация, представляющая интересы предприятий, занимающихся воздушными шарами, утверждает, что на сегодняшний день нет никаких документальных свидетельств того, что смерть какого-либо морского млекопитающего была приписана фольгированным шарам как единственной причине. [18] В Соединенном Королевстве фольгированные шары, продаваемые в крупных тематических парках и зоопарках, имеют прикрепленные к ним грузила, чтобы предотвратить случайный выброс в окружающую среду. [19]
Когда воздушные шары в конечном итоге возвращаются на землю, они начинают процесс деградации. Латексные шары являются наиболее используемыми из-за их способности к биодеградации . Проблема в том, что может потребоваться не менее 4 недель, чтобы показать существенную деградацию полимера в окружающей среде, и около 6 месяцев в водной среде. [20] [21] Эта проблема может иметь влияние на дикую природу как на суше, так и в водных системах, поскольку животные будут путать сдутые шары с едой, материалом для гнездования или просто чем-то, с чем можно играть. Когда это происходит, это может привести к негативным последствиям для животных. Например, птица может использовать сдутый шар в качестве компонента для своего гнезда. Когда яйца вылупляются, они запутываются в шаре, и это может привести к смерти. [22]
Энтони Эндреди говорит, что выпуски латексных шаров, которые спускаются в море, представляют серьезную опасность проглатывания и/или запутывания для морских животных , поскольку шары, плавающие в морской воде, портятся гораздо медленнее, чем те, которые находятся в воздухе. [23] Производители шаров часто заявляют, что латексный шар совершенно безопасен для выпуска в окружающую среду, поскольку он сделан из натурального вещества и со временем будет биоразлагаться. Латексный шар может разлагаться в течение года, если он приземлится в море, и за это время морское животное может проглотить шар и умереть от медленного голодания, если его пищеварительная система заблокирована.
NABAS (Национальная ассоциация художников и поставщиков воздушных шаров), организация, именующая себя «Ассоциацией профессионалов в области воздушных шаров и вечеринок» и представляющая индустрию воздушных шаров Великобритании, [24] публикует рекомендации для людей, выпускающих воздушные шары. [25] Некоторые ведущие производители воздушных шаров начали рекомендовать избегать выпуска воздушных шаров, предпочитая вместо этого привязывать воздушные шары грузами, чтобы они не улетели. [26] [27] Эти рекомендации также были приняты некоторыми профессионалами отрасли, работающими с воздушными шарами в сфере дизайна и развлечений. [28]
Традиционно воздушные шары изготавливаются из пластика . С ростом всемирной осведомленности об охране окружающей среды некоторые производители воздушных шаров начали изготавливать воздушные шары из биоразлагаемых материалов, которые полностью изготавливаются из натуральных перерабатываемых каучуковых деревьев . Эти процессы производства воздушных шаров сохраняют естественное состояние материала таким образом, что позволяют ему разлагаться относительно быстро. [27] Некоторые производители используют только каучуковые деревья, выращенные на плантациях, получивших одобрение Rainforest Alliance , и на которых его представители проводят регулярные проверки, чтобы убедиться, что фермеры соответствуют нескольким критериям, установленным для подтверждения того, что биологическое разнообразие в этом районе сохраняется, и что ни один работник или природный ресурс не подвергается злоупотреблению в процессе производства материала. [29]
Другая экологическая проблема с латексными шарами заключается не в том, какое воздействие шары оказывают на окружающую среду после разложения, а в том, когда они производятся. При производстве латекса выделяются парниковые газы, такие как CO2 , CH4 , N2O . Это становится все более серьезной проблемой, особенно в Таиланде, на долю которого приходится 35% мирового производства натурального каучука. [30]
В начале 21 века переработка или повторное использование воздушных шаров для других целей находилась в зачаточном состоянии. По состоянию на 2020 год несколько производителей воздушных шаров разработали методы эффективной утилизации отходов воздушных шаров , [26] а некоторые производители используют переработанные воздушные шары для производства других продуктов, таких как игрушки для домашних животных. [27]
После надувания обычным атмосферным воздухом давление воздуха внутри шара будет выше, чем первоначальное атмосферное давление воздуха. [31]
Технически, давление воздуха является измерением количества столкновений с поверхностью в любой момент времени. В случае с воздушным шаром предполагается измерение того, сколько частиц в любой момент времени сталкиваются со стенкой воздушного шара и отскакивают от нее. Поскольку это практически невозможно измерить, давление воздуха, по-видимому, проще описать как плотность. Сходство исходит из идеи, что когда в одном и том же пространстве находится больше молекул, больше из них будут двигаться по направлению к столкновению со стенкой.
Первая концепция давления воздуха внутри воздушного шара, которую необходимо знать, заключается в том, что давление воздуха «пытается» выровняться. При всех отскоках от стенки воздушного шара (как внутренней, так и внешней) будет определенное количество расширения/сжатия. Поскольку давление воздуха само по себе является описанием общих сил, действующих на объект, каждая из этих сил снаружи воздушного шара заставляет воздушный шар немного сжиматься, в то время как внутренние силы заставляют воздушный шар расширяться. Обладая этими знаниями, можно было бы немедленно предположить, что воздушный шар с высоким давлением воздуха внутри будет расширяться на основе большого количества внутренних сил, и наоборот. Это сделало бы внутреннее и внешнее давление воздуха равным.
Воздушные шары обладают определенной эластичностью, которую необходимо учитывать. Процесс растяжения воздушного шара наполняет его потенциальной энергией . Когда она высвобождается, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию , и воздушный шар возвращается в исходное положение, хотя, возможно, немного растянутым. Когда воздушный шар наполняется воздухом, воздушный шар растягивается. Хотя эластичность воздушного шара вызывает напряжение, которое заставило бы воздушный шар схлопнуться, он также выталкивается обратно постоянным отскоком внутренних молекул воздуха. Внутренний воздух должен оказывать силу не только для противодействия внешнему воздуху, чтобы поддерживать давление воздуха «ровным», но он также должен противодействовать естественному сжатию воздушного шара. Поэтому ему требуется большее давление воздуха (или сила), чем воздух снаружи стенки воздушного шара. Из-за этого, когда гелиевые воздушные шары остаются и они парят выше, по мере снижения атмосферного давления воздух внутри него оказывает большее давление, чем снаружи, поэтому воздушный шар лопается от напряжения. В некоторых случаях гелий вытекает из пор, и воздушный шар сдувается, падая вниз. [32]
резиновые воздушные шары были изготовлены профессором Майклом Фарадеем в 1824 году для использования в его экспериментах с водородом в Королевском институте Великобритании в Лондоне.
«Истории повседневных вещей»; Нью-Йорк: Ридерз Дайджест , 1980.
