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Dégonflé à l’hélium

> > Dégonflé à l’hélium ; écrit le: 31 mars 2014 par imen modifié le 14 octobre 2014


Pourquoi les ballons gonflés à l’hélium se dégonflent-ils si vite ? En une nuit, ils deviennent tout rabougris, alors que les ballons gonflés à l’air gardent leur forme très longtemps.

L’hélium n’est pas seulement un gaz léger, il est mono­atomique. Cela veut dire que ses molécules sont constituées d’un seul atome, et comme cet atome a un diamètre de l’ordre d’un dixième de nanomètre (un dix-millionième de milli­mètre), il est tout à fait capable de traverser quantité de maté­riaux, y compris des films métalliques. On l’utilise d’ailleurs, dans l’industrie, pour tester l’étanchéité des systèmes fonction­nant dans le vide. L’azote et l’oxygène de l’air sont des molé­cules beaucoup plus grosses et donc moins susceptibles de fuir à travers les parois d’un ballon. C’est comme si l’on mettait de la terre dans une passoire – les cailloux seraient arrêtés, mais le sable passerait.

Un autre facteur favorisant les pertes est que les ballons sont faits de matières viscoélastiques, c’est-à-dire de fibres emmê­lées ressemblant assez à des spaghettis. Cette structure ménage de nombreux passages par où l’hélium peut fuir, même si la pression du ballon est faible. Quand le ballon est gonflé, le polymère s’étire et les parois s’amincissent, tandis que la struc­ture s’«ouvre» davantage encore. Voilà pourquoi le ballon se dégonfle d’autant plus vite qu’il était, au départ, plus gonflé.


Les ballons d’hélium du commerce sont faits de matériaux non poreux et inélastiques, mais cela ne les empêche pas de se dégonfler toujours trop vite au goût des enfants (et des adultes).

L’atome d’hélium est tout petit et très léger. Il diffuse très facilement à travers la paroi, relativement fine et lâche, d’un bal­lon. Les molécules de l’air, plus grosses et plus lourdes, diffusent plus lentement. Mais la pression du ballon, qui «pousse» les atomes d’hélium vers l’extérieur, n’est pas le seul facteur en cause.

Comme l’air ne contient pratiquement pas d’hélium, les chocs des atomes d’hélium à l’intérieur de la paroi du ballon ne sont pas compensés par ceux des atomes d’hélium à l’exté­rieur, ce qui encourage leur fuite vers l’extérieur. Vous noterez cependant que le ballon ne se dégonfle jamais complètement. C’est dû à ce qu’un peu d’air y pénètre dès que davantage de molécules d’air frappent l’extérieur de la paroi que l’intérieur.

Cela mène à un curieux effet lorsque le ballon est gonflé avec de l’hexafluorure de soufre, gaz dont les molécules, parti­culièrement grosses, ne diffusent pas du tout à travers la paroi. Comme il y a davantage de molécules d’air à l’extérieur, celles-ci passent à l’intérieur et le ballon se gonfle tout seul !


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