Jusqu’où grimpe un ballon de baudruche gonflé à l’hélium ?
Avec la poussée d’Archimède, un ballon gonflé à l’hélium peut monter très haut. Mais à mesure qu’il s’élève, le ballon se gonfle et peut s’exploser. Si un ballon lancé dans une ville peut donc atterrir dans une autre, jusqu’où peut-il monter ? On vous explique tout.
Comment le ballon de baudruche s’envole ?
Nous savons que le ballon de baudruche gonflé à l’hélium peut voler, contrairement à un ballon gonflé à l’air. Cela s’explique par la poussée d’Archimède qui peut exercer une force égale au poids de l’objet à soulever. Mais aussi parce que l’hélium est très léger et peut donc facilement être poussé par l’air dans l’atmosphère.
Ensuite, un autre facteur intervient également dans ce principe. L’hélium est composé de très petites molécules qui peuvent traverser la paroi de tous types de matières. Pendant le vol, le ballon de baudruche perd donc en hélium et se remplit d’air. Dans ce cas, il devient de plus en plus lourd, accélérant sa chute. Toutefois, il ne faut pas vous inquiéter, car un ballon de baudruche gonflé à l’hélium peut rester pendant des heures dans les airs. La durée estimée se situe entre 10 à 12 heures. Certains ballons voyageurs peuvent y rester pendant 15 heures.
Jusqu’à 14 kilomètres d’altitude
Il est difficile de déterminer à quelle hauteur exacte un ballon peut grimper. En effet, plus le ballon s’élève dans les airs, plus il enfle du fait de la différence de pression entre l’intérieur du ballon et l’extérieur. À très haute altitude, le ballon risque plus d’éclater que de grimper plus haut. A partir de 5 km d'altitude, le ballon de baudruche aura doublé son volume.
Toutefois, tant que la densité du mélange gazeux à l’intérieur du ballon est inférieure à celle de l’air, le ballon continue de monter. Si le ballon reste hermétique, il peut être poussé au plus haut possible. S’il se remplit d’air, soit il s’éclate, soit il se dégonfle et perd en altitude.
Selon les organisateurs d’évènements, mais aussi des vendeurs de ballons à l’hélium, les ballons peuvent monter jusqu’à 14km d’altitude et aller jusqu’à 300 kilomètres selon leur ténacité. Cela dépendra notamment de la qualité du ballon. Si le ballon de baudruche est très élastique, il peut garder son équilibre dans les airs. Au contraire, un ballon moins hermétique se remplira d’air très rapidement et risque de ne pas grimper très haut.
Ce qu’en dit la Science
Toutefois, selon les principes de la physique, il peut être difficile de calculer l’altitude exacte où peut grimper un ballon de baudruche gonflé à l’hélium. En effet, plusieurs facteurs interviennent dont la pression de l’air, la température, la qualité du ballon... À mesure que l’on monte en altitude, la pression de l’air et la température diminuent. Voilà qui explique pourquoi sur les plus hauts sommets de montagne, on peut retrouver de la neige. À 3000 mètres d’altitude par exemple, la température est de moins 20°C et la pression est environ 700mBar.
Toutefois, il ne faut pas oublier que lorsque la pression de l’air diminue, sa densité également. Le résultat est logique, la poussée d’Archimède, elle aussi, diminue au fur et à mesure qu’on monte en altitude. Ainsi, en conclusion on peut dire qu’un ballon de baudruche peut assurément dépasser les 3000 mètres d’altitude, mais n’y restera pas très longtemps s'il n'a pas déjà éclaté. Les ballons sondes, conçus pour cela, peuvent quant à eux monter jusqu'à 40 km voire 53 km pour le record !
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