帶孩子去醫院打針。他進去的時候,領著一個活蹦亂跳的可愛小傢伙。當他出來的時候,他一定抱著一個正在哭的悲傷的嬰兒。
碰巧健康服務中心前面有賣氣球的,各種形狀和卡通人物的氣球都能充分吸引孩子的注意力,所以哭聲戛然而止,挺好的。買一個。兒子看著氣球問我:“爸爸,為什麼氣球會飛?”“因為氣球裡的氣體密度比空氣小,也就是比空氣輕。”“氣球裡的氣體是什麼?”這確實是一個問題。這個問題看似簡單,其實沒那麼簡單。許多孩子的父母也有類似的擔憂。氣球裡的氣體是什麼,安全嗎?
這確實是一個值得考慮的問題,我們來談談吧。二三十年前,我們也問過父母為什麼氣球能飛,得到的答案是:這是氫氣球。
想要氣球飛起來,必須滿足一個條件,那就是讓氣球裡的氣體密度低於空氣,通俗一點說,就是讓氣球裡的氣體比空氣輕。
那麼什麼氣體比空氣輕呢?讓我們來看看空氣是什麼。地球大氣的組成比例大致是這樣的:78%的氮氣,21%的氧氣,0.94%的稀有氣體,0.03%的二氧化碳和少量的水蒸氣等氣體。那麼什麼氣體的密度會比這樣形成的空氣低呢?只有兩種氣體,一種是氫,另一種是氦。氫和氦是自然界中最輕的元素。宇宙誕生後的第一批物質是氫和少量氦,而比氫和氦重的元素是在恆星的聚變過程中產生的,而鐵以上的元素是在超新星爆發過程中產生的。
因為氫和氦是宇宙中最早的元素,所以它們的總量一定很多。的確,氫和氦在宇宙中的分佈極廣,總量極高。
但是僅僅因為宇宙中有更多,並不意味著地球上有更多。因為氫和氦都是極輕的氣體,所以在地球誕生之初,它們都逃入了宇宙。但是,與氦不同,氫是一種非常活躍的元素,所以大量的氫以水的形式儲存在地球上,而氦是一種極其穩定的元素,幾乎不與其他元素髮生反應,所以地球上的氦完全逸出。現在你應該明白為什麼氣球以前都是充氫的了,因為地球上氫含量豐富,生產氫的成本很低。但是氫氣有一個致命的缺點,那就是易燃,氫氣球爆燃引發的安全事故層出不窮,於是人們開始禁氫氣球,轉而把目光投向氦氣。
你不是說地球上所有的氦氣都跑了嗎?的確,我們在地表找不到氦,所以我們必須尋找地下。
當然,地下沒有氦,但雖然沒有氦,但有鈾238等重元素。我們知道鈾-235是製造核裂變武器的重要原料,而一般鈾礦中鈾-235的比例只有0.7%左右,剩下的就是鈾-238。鈾238不能用來製造核裂變武器,但它可以產生氦,因為當鈾238衰變時,它會釋放出一種α粒子,其中含有兩個質子和兩個中子。事實上,它是一個氦核。
當氦核被釋放時,它會立即得到兩個電子,於是產生了一個氦原子。除了鈾238,鈽232也能釋放氦核。這些重原子的衰變是地球上氦原子的唯一來源,而這些重原子的衰變週期往往是幾十億年。可見氦極其珍貴。
重元素衰變產生的氦通常與地下天然氣混合,開採天然氣時可以透過分離獲得氦。
與氫不同,氦極其穩定,這是它不能以其他形式留在地球上的主要原因。因為氦氣極其穩定,極其安全,不會像氫氣那樣爆炸,所以現在氣球裡都是氦氣,至少氣球交易商是這麼說的。
那麼氣球真的是充了氦氣而不是氫氣嗎?這可能取決於你買的氣球的價格。知道氦幾乎不可能再生是非常珍貴的,因為產生氦的重元素需要幾十億年才能衰變,所以1L氦的進口價格在25元左右,所以我完全有理由懷疑我兒子手裡的氣球是摻氫的。