Hamburg will’s wissen


A Blue Balloon in Liquid Nitrogen
© ttfnrob, (CC BY-NC 2.0)

Was passiert, wenn ich einen mit Helium gefüllten Ballon in flüssigen Stickstoff tauche? Gibt es einen Unterschied zu einem mit Atemluft oder reinem Sauerstoff gefüllten Ballon?

Shirley (25 Jahre)

Antwort

In allen Fällen zieht sich der Ballon kräftig zusammen, da die im Ballon befindlichen Gase rasch kälter werden (bis ca. auf die – 196°C des flüssigen Stickstoffs) und entsprechend weniger Raum beanspruchen. Der Ballon wird so klein, dass Falten entstehen. Wird der Ballon wieder aus dem Behälter genommen, enfaltet er sich allmählich wieder und pustet sich auf (Gasfüllung im Ballon kommt wieder auf Raumtemperatur und nimmt ihren normalen Raum ein).

  • Beim Heliumballon entsteht kein flüssiges Helium, da Helium erst bei – 269°C flüssig wird. Der Ballon wird aber sehr sehr viel kleiner als in Luft sein, aber weiterhin mit Gas gefüllt. Es entsteht keine Flüssigkeit. Im Vergleich mit den mit reinem Sauerstoff und Atemluft gefüllten Ballons behält der Ballon am ehesten seine Form und schrumpft sehr viel weniger stark bzw. wird keine oder weniger Falten bilden.
  • Mit reinem Sauerstoff gefüllt wird der Sauerstoff im Ballon komplett flüssig (Sauerstoff Kondensationstemperatur liegt bei knapp – 183°C – also oberhalb der Umgebungstemperatur des flüssigen Stickstoffs von -196°C). Im „Schrumpelballon“ bildet sich eine Pfütze mit flüssigem Sauerstoff. Der Ballon wird sehr klein, da das Volumen des ursprünglich enthaltenen Gases vollständig auf das Volumen der gleichen Stoffmenge Flüssigkeit reduziert ist.
  • Mit Atemluft gefüllt dürfte der Effekt irgendwo dazwischen liegen. Da der Sauerstoff in der Atemluft (ca. 21%) als erster Gasanteil kondensiert und flüssig wird. Ist das Gefäß mit flüssigem Stickstoff groß genug und wartet man etwas länger kondensiert auch der 78% Stickstoffanteil der Atemluft im Ballon und wird flüssig.

Gerd Lichter
Deutscher Wetterdienst

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