हेलियम का गुब्बारा आसमान में ऊपर क्यों उठता है?

कोहाकुहाथ छोड़ते ही हीलियम का गुब्बारा धीरे-धीरे ऊपर चला जाता है। उसे ऊपर कौन उठा रहा है?

30 सेकंड में जवाब

इसका जवाब उसके चारों ओर की हवा में है। मैं आपको 30 सेकंड में बताता हूँ।

हेलियम का गुब्बारा इसलिए ऊपर उठता है क्योंकि रबर के वज़न समेत पूरा गुब्बारा उतनी ही मात्रा की हवा से हल्का होता है। हवा नीचे के हिस्से पर ज़्यादा ज़ोर से धक्का देती है, इसलिए गुब्बारे पर उतना ही ऊपर की ओर धक्का (उत्प्लावन बल) लगता है जितना हटाई गई हवा का वज़न होता है। यह बल गुब्बारे के वज़न से बड़ा होता है, इसलिए हाथ छोड़ते ही वह ऊपर उठने लगता है।

हवा का भी वज़न होता है

आप इसे देख नहीं सकते, लेकिन हवा का भी वज़न होता है। किसी चीज़ का उसके आकार के हिसाब से वज़न 'घनत्व' कहलाता है। पत्थर का घनत्व थर्मोकोल से ज़्यादा होता है, इसलिए दोनों को मिलाएँ तो पत्थर नीचे बैठ जाता है। हवा में भी यही बात है: हीलियम एक ऐसी गैस है जिसका घनत्व हवा से कम होता है।

नीचे से ऊपर की ओर धक्का: उत्प्लावन बल

हवा का धक्का देने वाला बल (वायुदाब) ज़मीन के जितना पास होता है, उतना ही तेज़ होता है। इसलिए गुब्बारे के नीचे के हिस्से पर ऊपर के हिस्से से थोड़ा ज़्यादा ज़ोर पड़ता है और कुल मिलाकर गुब्बारे पर ऊपर की ओर बल लगता है। इसे 'उत्प्लावन बल' कहते हैं। माना जाता है कि उत्प्लावन बल उतना ही होता है जितना गुब्बारे द्वारा हटाई गई हवा का वज़न होता है (आर्किमिडीज़ का सिद्धांत)।

1 लीटर कितना हल्का?

कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, सांता बारबरा की एक व्याख्या में बताया गया है कि 1 वायुमंडलीय दाब और लगभग 27℃ पर 1 लीटर हवा का वज़न लगभग 1.18 g और 1 लीटर हीलियम का लगभग 0.164 g होता है। 1 लीटर का हीलियम गुब्बारा उस अंतर तक, यानी लगभग 1.02 g तक की चीज़ें उठा सकता है, लेकिन इसमें गुब्बारे के रबर का वज़न भी शामिल है।

कोहाकुहर लीटर पर सिर्फ़ लगभग 1 g का अंतर, और उसमें रबर का वज़न भी शामिल है। क्या यह हैरान करने वाली बात नहीं?

फ़ैसला पूरा गुब्बारा करता है

यानी गुब्बारा ऊपर उठेगा या नहीं, यह सिर्फ़ हीलियम पर नहीं, बल्कि रबर समेत पूरे गुब्बारे पर निर्भर करता है। साधारण हवा से फुलाया गया गुब्बारा रबर के वज़न के कारण हटाई गई हवा से भारी हो जाता है, इसलिए वह फ़र्श पर गिर जाता है। हीलियम गुब्बारे की डोरी तनी हुई लगती है, और यह इस बात की निशानी है कि उत्प्लावन बल गुब्बारे के वज़न से बड़ा है और ऊपर की ओर बल बचा हुआ है।

कोहाकुजब रबर समेत पूरा गुब्बारा हटाई गई हवा से हल्का होता है, तब उत्प्लावन बल जीत जाता है और वह ऊपर उठता है।

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