Воздушный шар представляет собой гибкую мембрану, которую можно надувать газом, например гелием , водородом , закисью азота , кислородом и воздухом . Для особых задач воздушные шары можно наполнять дымом, жидкой водой , сыпучими материалами (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 были сделаны из высушенных пузырей животных , таких как мочевой пузырь свиньи . Некоторые воздушные шары используются в декоративных или развлекательных целях, тогда как другие используются в практических целях, таких как метеорология , лечение , военная оборона или транспорт . Свойства воздушного шара, в том числе его низкая плотность и низкая стоимость, привели к широкому спектру его применений.
Резиновый воздушный шар был изобретен Майклом Фарадеем в 1824 году во время экспериментов с различными газами. Он изобрел их для использования в лаборатории. [1]
Воздушные шары используются для украшения дней рождений, свадеб, корпоративных мероприятий, школьных мероприятий и других торжественных мероприятий. Художников, использующих для сборки круглые воздушные шары, называют «штабелерами», а художников, которые строят из шариков-карандашей, называют «твистерами». Чаще всего это связано с декором из воздушных шаров с гелием, но в последнее время декораторы из воздушных шаров перешли к созданию украшений из воздушных шаров, наполненных воздухом, из-за ограниченного запаса невозобновляемого природного ресурса гелия. Наиболее распространенные виды декора из воздушных шаров включают арки, колонны, центральные элементы, капли из воздушных шаров, скульптуры и букеты из воздушных шаров. С увеличением возможностей скручивания и укладки воздушных шаров появление декоративных твистеров проявляется в сочетании техник укладки, а также техник 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» относится к скручивающемуся воздушному шару или воздушному шару-карандашу. Этими воздушными шарами манипулируют, чтобы создавать формы и фигуры для вечеринок и мероприятий, обычно наряду с развлечениями.
Наполнить воздушный шар воздухом можно с помощью рта, ручного или электрического нагнетателя (например, ручного насоса ) или с помощью источника сжатого газа.
Когда резиновые или пластиковые воздушные шары наполнены гелием и плавают, они обычно сохраняют плавучесть всего день или около того, а иногда и дольше. Заключенные атомы гелия выходят через небольшие поры в латексе, которые больше, чем атомы гелия. Однако некоторые типы воздушных шаров имеют маркировку «гелиевые». Эти воздушные шары часто толще и имеют меньшую пористость. [2] Воздушные шары, наполненные воздухом, обычно сохраняют свой размер и форму гораздо дольше, иногда до недели.
Однако резиновый баллон со временем теряет газ наружу. Процесс, посредством которого вещество или растворенное вещество мигрирует из области с высокой концентрацией через барьер или мембрану в область с более низкой концентрацией, называется диффузией . Внутреннюю часть воздушных шаров можно обработать специальным гелем (например, раствором полимера , продаваемым под торговой маркой Hi Float), который покрывает внутреннюю часть воздушного шара, чтобы уменьшить утечку гелия, тем самым увеличивая время полета до недели и более. [3]
Начиная с конца 1970-х годов начали производиться более дорогие (и более долговечные) фольгированные шары, изготовленные из тонких, нерастягивающихся и менее проницаемых металлизированных пленок , таких как майлар ( BoPET ). Эти воздушные шары имеют привлекательные блестящие отражающие поверхности и часто печатаются с цветными изображениями и узорами для подарков и вечеринок. Наиболее важными характеристиками металлизированного нейлона для воздушных шаров являются его легкий вес, повышенная плавучесть и способность удерживать газообразный гелий от утечки в течение нескольких недель. Фольгированные шары подвергались критике за то, что они создают помехи линиям электропередач . [4] [5]
Художники по воздушным шарам — это артисты, которые скручивают и связывают надутые трубчатые воздушные шары в скульптуры, например животных (см. Моделирование воздушных шаров ). Воздушные шары, используемые для скульптуры, изготовлены из очень эластичной резины, поэтому их можно скручивать и связывать, не лопая. Поскольку давление, необходимое для надувания воздушного шара, обратно пропорционально диаметру воздушного шара, эти крошечные трубчатые воздушные шары на начальном этапе чрезвычайно сложно надуть. Для надувания таких 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 создать более амбициозные «скульптуры». Воздушные шары также часто используются в качестве украшения стола на праздничных мероприятиях. Иногда из воздушных шаров можно смоделировать фигуры животных. Настольные украшения обычно состоят из трех или пяти воздушных шаров в каждом букете. Лента скручена и дополнена грузом, чтобы воздушные шары не улетали.
Декоративное применение воздушных шаров – это капли из воздушных шаров. При падении воздушного шара пластиковый пакет или сетка, наполненная надутыми воздухом воздушными шарами, подвешивается на фиксированной высоте. После выпуска воздушные шары падают на целевую область внизу. Падение воздушных шаров обычно исполняется в канун Нового года , а также на политических митингах и съездах , но также может быть исполнено на торжествах, включая выпускные и свадьбы.
.jpg/1280px-2018_First_of_May_in_Helsinki_(47782051631).jpg)
На протяжении десятилетий люди также отмечали это событие запуском воздушных шаров . Эта практика не поощряется промышленностью по производству воздушных шаров, поскольку она создает проблемы для окружающей среды и городов. В последние годы был принят такой закон, как Калифорнийский закон о воздушных шарах, который обязывает потребителей и розничных продавцов привязывать воздушные шары из фольги, наполненной гелием ( BoPET ), к грузу воздушного шара. Это гарантирует, что наполненные гелием воздушные шары не упадут в атмосферу, что потенциально опасно для животных, окружающей среды и линий электропередач. Многие штаты теперь запретили выпуск воздушных шаров.
Воздушные шары все чаще наполняются воздухом, а не гелием, поскольку воздушные шары, наполненные воздухом, не выбрасываются в атмосферу и не истощают земные запасы гелия. Существует множество игр для вечеринок и школьных мероприятий, в которых можно использовать воздушные шары, а не гелиевые. Если это соответствует возрасту, эти занятия часто включают в себя дополнительное удовольствие от надувания воздушных шаров. На многих мероприятиях в воздушных шарах будут призы, и завсегдатаи вечеринок могут лопнуть воздушные шары, чтобы получить предметы внутри.
Воздушные шары используются для рекламы на крупных мероприятиях. Процессы трафаретной печати можно использовать для печати рисунков и логотипов компаний на воздушных шарах. Принтеры, изготовленные по индивидуальному заказу, надувают воздушный шар и наносят эластичные чернила через трафаретный шаблон. В январе 2008 года Совет по связям с еврейской общиной Нью-Йорка организовал показ 4200 красных воздушных шаров возле штаб-квартиры Организации Объединенных Наций . [6]
Также в 1950-х годах, в начале «холодной войны», активисты в Западной Европе использовали в пропагандистских целях воздушные шары, которые летали на восток над Восточной Европой и выпускали газеты и брошюры. [7] В 2014 году южнокорейские активисты использовали тот же метод воздушного шара, чтобы передать информацию жителям Северной Кореи. [8]
Паоло Сканнавино установил рекорд - 11 самых гигантских воздушных шаров, запущенных за 2 минуты. [9]
Водные шарики — это тонкие маленькие резиновые шарики, наполненные жидкостью, обычно водой, а не газом, и предназначенные для легкого разрушения. Обычно их используют дети, которые бросают их друг в друга, пытаясь намочить друг друга, в качестве игры, соревнования или розыгрыша . Вытесняя воду из открытого конца водяного шара, можно использовать его в качестве импровизированного водяного пистолета .
Солнечные воздушные шары — это тонкие, большие воздушные шары, наполненные воздухом, который нагревается солнцем, чтобы уменьшить его плотность и получить подъемную силу.
Воздушные шары часто выпускают намеренно, создавая так называемую ракету-шар . Ракеты на воздушных шарах работают, потому что эластичные воздушные шары сжимаются в воздухе внутри них, поэтому, когда горловина воздушного шара открывается, газ внутри воздушного шара выбрасывается наружу, и в соответствии с третьим законом движения Ньютона воздушный шар движется вперед. Точно так же работает ракета. [10]
Воздушные шары, наполненные горячим воздухом или плавучим газом, использовались в качестве летательных аппаратов с 18 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 движется вместе с ветром. Воздушный шар, имеющий двигатель для приведения его в движение, называется дирижаблем или дирижаблем .
Ангиопластика — это хирургическая процедура, при которой очень маленькие баллоны вставляются в заблокированные или частично заблокированные кровеносные сосуды вблизи сердца. После установки баллон надувается, чтобы очистить или сжать артериальные бляшки , а также растянуть стенки сосуда, предотвращая тем самым инфаркт миокарда . В место ангиопластики можно вставить небольшой стент , чтобы сохранить сосуд открытым после удаления баллона. [11]
Баллонные катетеры — это катетеры с баллончиками на кончике, предотвращающими их выскальзывание. Например, баллон катетера Фолея надувается, когда катетер вводится в мочевой пузырь и фиксирует его положение. [12]
Введение баллонов, впоследствии наполненных воздухом или жидкостью, может быть использовано для остановки кровотечения в полых внутренних органах, таких как желудок или матка .
С доисторических времен люди намеренно наполняли воздухом мочевые пузыри, особенно настоящие мочевые пузыри животных. В Древней Греции они имели ряд зарегистрированных применений. К 18 веку люди надували воздушные шары из ткани или холста горячим воздухом и отправляли их в воздух; братья Монгольфье зашли так далеко, что экспериментировали сначала с животными в 1782 году, а затем, когда высота их не убила, с людьми в 1783 году. .
Первый газовый шар, наполненный водородом , был запущен в полет в 1790-х годах. Спустя столетие во Франции были запущены первые метеозонды , наполненные водородом .
Первые современные резиновые воздушные шары были изготовлены Майклом Фарадеем в 1824 году. Он использовал их для содержания газов, с которыми экспериментировал, особенно водорода. К 1825 году аналогичные воздушные шары продавал Томас Хэнкок , но, как и у Фарадея, они были разобраны и представляли собой два круга из мягкой резины. Предполагалось, что пользователь будет класть круги один на другой и тереть их края до тех пор, пока мягкая липкая резина не прилипнет, оставляя напудренную внутреннюю часть свободной для надувания. [13] К началу 20 века в США продавались современные предварительно собранные воздушные шары.
Металлизированные майларовые воздушные шары вызывают некоторую озабоченность по поводу окружающей среды, поскольку они не подвергаются биологическому разложению и не разрушаются, как резиновые воздушные шары. Выпуск таких воздушных шаров в атмосферу считается вредным для окружающей среды. Этот тип воздушного шара также может проводить электричество по своей поверхности, а выпущенные фольгированные шары могут запутаться в линиях электропередачи и вызвать перебои в подаче электроэнергии. [14]
Выпущенные воздушные шары могут приземлиться где угодно, в том числе в природных заповедниках или других местах, где они могут представлять опасность для животных из-за проглатывания или запутывания. Из-за потенциального вреда дикой природе и воздействия мусора на окружающую среду в некоторых юрисдикциях даже законодательно предусмотрен контроль над массовыми выбросами воздушных шаров. Законодательство, предложенное в Мэриленде , США, было названо в честь Инки, карликового кашалота , которому потребовалось шесть операций после проглатывания мусора, самым большим куском которого был майларовый воздушный шар. [15] [16] Совет по воздушным шарам, торговая организация, представляющая интересы предприятий по производству воздушных шаров, утверждает, что на сегодняшний день нет документальных доказательств того, что смерть любого морского млекопитающего была связана с фольгированными воздушными шарами в качестве единственной причины. . [17] В Соединенном Королевстве к фольгированным шарам, продаваемым в крупных тематических парках и зоопарках, прикреплены грузики, которые помогают предотвратить случайное попадание в окружающую среду. [18]
Когда воздушные шары в конце концов возвращаются на землю, они начинают процесс разложения. Латексные воздушные шары наиболее часто используются из-за их способности биоразлагаться . Проблема заключается в том, что для проявления существенной деградации полимера в окружающей среде может потребоваться как минимум 4 недели, а в водной среде - около 6 месяцев. [19] [20] Эта проблема может повлиять на дикую природу как на суше, так и в водных системах, поскольку животные будут путать сдутые воздушные шары с пищей, материалом для гнездования или просто с чем-то, с чем можно играть. Когда это происходит, это может привести к негативным последствиям для животных. Например, птица может использовать сдутый воздушный шар в качестве компонента своего гнезда. Когда яйца вылупятся, они запутаются в воздушном шаре, что может привести к гибели. [21]
Энтони Эндради говорит, что сброс латексных шаров, которые опускаются в море, представляет собой серьезную опасность проглатывания и/или запутывания морских животных, поскольку воздушные шары, плавающие в морской воде, портятся гораздо медленнее, чем те, которые находятся в воздухе. [22] Производители воздушных шаров часто заявляют, что латексные воздушные шары совершенно безопасно выбрасывать в окружающую среду, поскольку они сделаны из природного материала и со временем подвергаются биологическому разложению. Разложение латексного воздушного шара может занять до года, если он приземлится в море, и за это время морское животное может проглотить воздушный шар и умереть от медленного голодания, если его пищеварительная система заблокирована.
NABAS (Национальная ассоциация художников и поставщиков воздушных шаров), организация, называющая себя «Ассоциацией профессионалов в области воздушных шаров и вечеринок» и представляющая британскую индустрию воздушных шаров, [23] публикует рекомендации для людей, выпускающих воздушные шары. [24] некоторые ведущие производители воздушных шаров начали рекомендовать избегать выпуска воздушных шаров, вместо этого предпочитая привязывать воздушные шары грузами, чтобы они не улетели. [25] [26] Эти рекомендации также были приняты некоторыми профессионалами отрасли, работающими с воздушными шарами в области дизайна и развлечений. [27]
Традиционно воздушные шары изготавливаются из пластика . С ростом во всем мире осведомленности об охране окружающей среды некоторые производители воздушных шаров начали изготавливать воздушные шары из биоразлагаемых материалов, которые полностью состоят из натуральных каучуковых деревьев, пригодных для вторичной переработки . Эти процессы производства воздушных шаров сохраняют естественное состояние материала таким образом, что позволяет ему относительно быстро разлагаться. [26] 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 установления биологического соответствия. В этом районе сохраняется разнообразие и что ни один работник или природный ресурс не подвергаются злоупотреблению в процессе производства материалов. [28]
Другая экологическая проблема, связанная с латексными воздушными шарами, заключается не в воздействии воздушных шаров на окружающую среду после их разложения, а в процессе их изготовления. При производстве латекса выделяются парниковые газы, такие как CO 2 , CH 4 , N 2 O. Это становится все более серьезной проблемой, особенно в Таиланде, на долю которого приходится 35% мирового производства натурального каучука. [29]
В начале XXI века переработка и повторное использование воздушных шаров для других целей находились в зачаточном состоянии. По состоянию на 2020 год несколько производителей воздушных шаров разработали методы эффективной утилизации отходов воздушных шаров [25], а некоторые производители используют переработанные воздушные шары для производства другой продукции, например игрушек для домашних животных. [26]
После надувания обычным атмосферным воздухом воздух внутри шара будет иметь большее давление, чем исходное атмосферное давление воздуха. [30]
Технически давление воздуха — это измерение количества столкновений с поверхностью в любой момент времени. В случае с воздушным шаром предполагается измерить, сколько частиц в любой момент времени сталкиваются со стенкой воздушного шара и отскакивают от него. Поскольку это практически невозможно измерить, давление воздуха легче описать как плотность. Сходство связано с идеей, что чем больше молекул находится в одном и том же пространстве, тем больше из них будет двигаться к столкновению со стеной.
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 происходить определенное расширение/сжатие. 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 сразу предположить, что воздушный шар с высоким давлением воздуха внутри будет расширяться из-за большого количества внутренних сил, и наоборот. Это уравняло бы внутреннее и внешнее давление воздуха.
Воздушные шары обладают определенной эластичностью, которую необходимо учитывать. Растягивание воздушного шара наполняет его потенциальной энергией . Когда его отпускают, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию , и воздушный шар возвращается в исходное положение, хотя, возможно, и немного растягивается. Когда воздушный шар наполняется воздухом, он растягивается. Хотя эластичность воздушного шара вызывает напряжение, которое может привести к его разрушению, он также выталкивается назад из-за постоянного отскока внутренних молекул воздуха. Внутренний воздух должен прилагать силу не только для противодействия внешнему воздуху, чтобы поддерживать «равномерное» давление воздуха, но также должен противодействовать естественному сжатию воздушного шара. Следовательно, для этого требуется большее давление воздуха (или сила), чем воздух за стенкой баллона. Из-за этого, когда гелиевые шары оставлены и они плавают выше, при понижении атмосферного давления воздух внутри него оказывает большее давление, чем снаружи, поэтому шарик лопается от напряжения. В некоторых случаях гелий вытекает из пор и шарик сдувается, падая вниз. [31]
«Истории, стоящие за повседневными вещами»; Нью-Йорк: Ридерз Дайджест , 1980.
