子ども達がよく持っていそうなヘリウムのゴム風船、1日経つと空気の分圧はどの程度ですか？

最近はヘリウムも高くなり、ゴム風船を見かけませんが、風船を数日おいておくと中のヘリウム分子が抜けて風船が落ちてきますよね。その場合、ヘリウムが抜けると同時に、中に大気中の空気が入り込む可能性はあるのでしょうか？分圧で考えると、中の窒素や酸素の分圧は0atmであり入りそうな気がしています。

しかし、理科抜きで感覚で考えると、中は大気圧と同じ圧力ですので、外の空気は一分子たりとも中へは入らない気がするのです。

実際の所はどうなのでしょうか？

No.2 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2016/07/22 19:26

ゴムは窒素や酸素もわずかですが透過しますので浸透圧で内部に入り込みます。

ゴムという半透膜で一方から衝突する酸素や窒素が多いためにね。
ヘリウムでは、ヘリウムもよく透過するのでわかりませんが、二酸化炭素の雰囲気中に空気を詰めたゴム風船を入れるとゴム風船がどんどん膨らんでいきます。二酸化炭素のほうがゴムをよく透過する。

＞しかし、理科抜きで感覚で考えると、中は大気圧と同じ圧力ですので、外の空気は一分子たりとも中へは入らない気がするのです。
　よく考えると、それはおかしいですよね。
　風船の内部の窒素や酸素の分圧はゼロですが、外部の分圧は0.8気圧と0.2気圧もある。

　分圧は刻々と変化するので定量的な答えは示せませんが、二酸化炭素中の風船で分かるようにたとえ内部の気圧が高くても、分圧の差があれば高いほうから低いほうに流れる。ただしヘリウムは二酸化炭素以上に透過するので忙しい話になる。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
とてもよく分かりました。
つまりは拡散によって全ては混じる方向に力が働くという感じでしょうかね。
多分、これに関連した質問になると思うのですが、大気の上空では一般的に軽い元素の割合が多くなるとも聞きます。これはなぜなのでしょうか？
追加の質問になりますが、分かれば教えて頂ければ幸いです。

お礼日時：2016/07/22 21:03

No.1 回答者： oo14 回答日時： 2016/07/21 23:24

ガスクロマトグラフィーを日頃操作している方にとっては

どうってことない分析でしょうが、コラムも高価です。
そんな遊びのために使った方は少ないと思いますし、
仮にやっていてもこんなところに回答しないと思いますね。
そんなわけで私見を。
ヘリュウムだけが大きな比率で抜けるんでしょうね。
ただゴムの分子も風船内に拡散するでしょう。
そんなことで、風船が落ちてくるのだと思います。
そんなことをいうのも大昔シリコンゴムをサンプリングチューブに使って
大失敗した経験があるからです。ゴムは分子を大量に吸着し、また放出します。
その結果、まったくまともなデータが取れませんでした。
そのときよりゴムは信頼できず、嫌いになりましたね。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
ガスクロで調べれるレベルと言うよりも、ゴムにも色々ありますし極々一般的な物を想定し、フェルミ推定みたいな感じで知りたい感じです。また、単純に分圧と浸透についても自信が無く質問させて頂いた感じであります。

お礼日時：2016/07/22 21:09