¿Por qué flota un globo lleno de helio?

Si ponés esta pregunta en internet, la respuesta más común dice que los globos flotan porque el helio es más liviano que el aire, pero resulta que esto no es precisamente correcto.

Más que una cuestión de peso la posibilidad de flotar se debe a un tema de densidad. La densidad es la cantidad de masa que tiene un objeto en un volumen determinado, dicho matemáticamente Densidad= Masa/Volumen.

Es claro que es imposible flotar en un cuerpo sólido, así que en general decimos que la flotación ocurre en los fluidos, para este efecto los físicos no hacemos mayor diferencia entre fluidos líquidos o gaseosos, como por ejemplo agua o aire. Así el hecho de que un cuerpo flote, o no, se puede explicar bajos los mismos principios ya sea en aire o agua.

Para descartar el asunto del peso les pongo un ejemplo que podemos contestar de la experiencia cotidiana: una tablita de madera flota en el agua, ahora, si ponemos a flotar una tonelada de la misma madera… ¿se hundiría? Y, ¿si son 10 toneladas? Pues… no, no importa cuanta pongamos siempre seguirá flotando en el agua, así que la cantidad de masa que tenga el cuerpo no es lo que determina su flotación.

El “Principio de Arquímedes" habla sobre la fuerza que experimenta un cuerpo sumergido en un fluido, de él se desprende que la condición para que un objeto flote es que su densidad sea menor que la del fluido en el que se sumerge y que si su densidad es mayor el objeto se hundirá irremediablemente en el fluido. (Este es un buen momento para caer en cuenta de que nosotros, los seres vivos, existimos inmersos en un fluido gaseoso, el aire, y que nos “hundimos” en él porque nuestro cuerpo, que está hecho principalmente de agua, es más denso que el aire, por eso vivimos en la superficie terrestre). Existe una tercera posibilidad, que un cuerpo ni se hunda ni salga a flote, si no que se mantenga suspendido, para ello la densidad del cuerpo sumergido debe ser igual a la del fluido.

El globo es una membrana elástica de hule o látex, sabemos que esta membrana por si sola no flota lo que nos dice que su densidad es mayor que la del aire, pero el helio, a presión atmosférica, tiene un densidad menor que la del aire, lo suficientemente pequeña como para que al inflar el globo con helio el promedio de la densidad de ambos (helio y globo) sea menor que la del aire, el resultado es el que tanto nos divirtió (y aún nos divierte, espero) cuando éramos niños, un globo que se eleva por los aires.

Esto nos explica también porque (¡oh! ¡desilusión!) un globo inflado con aire de nuestros pulmones no flota si no que más bien cae, nosotros exhalamos dióxido de carbono que es un poco más denso que el oxígeno, principal componente del aire que respiramos, el resultado es que un globo inflado por nosotros mismos tendrá una densidad media mayor que la del aire por lo que se “hundirá” en él.

Entendiendo la condición de la densidad para la flotación en fluidos comprendemos entonces que no cualquier cosa llena de helio va a remontarse al aire, sería muy gracioso ver al vendedor de globos corriendo detrás de su tanque de helio, pero no sucede porque el metal del que esta hecho es muy denso así que la densidad promedio del tanque lleno de helio será siempre mayor que la del aire.