Warum verlieren Luftballons Luft, obwohl sie dicht zu sein scheinen?

Luftballons erscheinen zunächst dicht verschlossen. Doch das ist nicht die ganze Wahrheit. Der Stoff, aus dem Luftballons bestehen – meistens Gummi oder Kunststoff – hat eine poröse Struktur. Diese Struktur ermöglicht es Luftmolekülen durch das Material hindurchzugehen. Daher kann die Luft über Zeit entweichen, trotzdem des geschlossenen Zustands. Besonders bemerkenswert ist dabei ´ dass es die kleinen Moleküle sind ` die hier beitragen.

Stickstoff und Sauerstoff sind die Hauptbestandteile der Luft. Ihre kleinen Moleküle können durch die mikroskopisch kleinen Poren im Ballonmaterial diffundieren. Das ist deckungsgleich mit dem Diffusionsprozess den man in der Chemie beschreibt. Radrennfahrer verwenden deshalb Kohlendioxid um ihre Reifen aufzupumpen, denn dessen Moleküle sind wesentlich größer. Die größere Größe führt dazu, dass das Diffundieren durch das Material erschwert wird. So bleibt der Druck im Reifen länger erhalten.

Nach aktuellen Daten liegt der typische Reifendruck für Rennradreifen bei etwa 6 Bar. Dies ermöglicht den Radfahrern, dünnere Schlauchmaterialien zu verwenden – trotzdem bleibt der Reifen straff und einsatzbereit für längere Strecken. Klar ist ´ dass das Material eines Luftballons nicht nur Luft ` allerdings ebenfalls Feuchtigkeit und andere Gase lässt entweichen. Über die Zeit führt der Druckunterschied zwischen dem Inneren des Ballons und der Außenwelt zum langsamen Verlust der Luft.

Die meiste Luft entweicht über die dünnere Stellen des Ballons. Diese sind vor allem bei der Stelle ´ wo der Knoten gebunden ist ` besonders anfällig. Oft entstehen hier Mikro-Löcher, da das Material durch das Binden überdehnt wird. Der Dampfdiffusionswiderstand spielt hierbei auch eine Rolle. Er beschreibt – ebenso wie gut ein Material Gase zurückhält oder durchlässt. Ein Luftballon mit hohem Dampfdiffusionswiderstand wird langsamer Luft verlieren als einer mit niedrigem Widerstand.

Zusammenfassend ist die Porosität des Materials, das Knotenbindungspunkt und der Druckunterschied die hauptsächlichen Gründe dafür, dass Luftballons letztlich ihre Luft verlieren – trotz ihrer geschlossenen Form. Sogar bei sorgfältiger Handhabung wird man letztlich feststellen, dass auch ein perfekter Luftballon mit der Zeit immer weniger Luft enthält, bis er schließlich flach und leblos in der Ecke liegt.