A Natale, come si dice, siamo tutti più buoni. Tra luci, regali, riunioni di famiglia e grandi abbuffate diamo spazio ai sentimenti più autentici e nobili. E, a proposito di nobiltà, come non citare l’elio, il capofila del gruppo dei gas nobili nella tavola periodica? La sua carta d’identità dichiara: il nome viene dal dio greco del sole Helios, ha come simbolo He e come numero atomico 2. È incolore, inodore, insapore, non tossico e inerte. Ha il più basso punto di ebollizione fra tutti gli elementi e può solidificare solo se sottoposto ad altissime pressioni. Si presenta come gas monoatomico ed è chimicamente inerte. Tra i principali costituenti del Sole e di molte altre stelle, è il secondo elemento più diffuso nell’Universo dopo l’idrogeno.
Tornando sulla terra, l’elio viene adoperato per aumentare l’efficacia dell’ossigenoterapia in casi di ostruzione delle vie respiratorie. All’origine di tale impiego, l’elevata capacità di diffusione di questo elemento nelle miscele gassose e il fatto che la miscela elio-ossigeno ha un peso specifico pari a 1/3 di quello dell’aria nelle medesime condizioni, e quindi una capacità di diffusione tre volte maggiore, dato che la velocità di diffusione dei gas attraverso orifizi ristretti è inversamente proporzionale al loro peso specifico, grazie anche al cosiddetto “effetto Venturi”.
La sua utilizzazione nei respiratori durante le immersioni subacquee è ridotta visto il costo elevato, ma presenta importanti vantaggi, specie ad alte profondità: riduce il pericolo di embolie gassose durante la decompressione, elimina il rischio della cosiddetta “narcosi da azoto” e bilancia con la sua alta capacità di diffusione l’aumento delle resistenze respiratorie che si ha in condizioni di iperbarismo.
Passando ad argomenti più “leggeri”, parliamo dell’elio con cui si gonfiano i palloncini. Il lattice di cui sono fatti è una membrana permeabile a questo gas, cioè permette agli atomi di elio di sfuggire. Il gas esce lentamente e il palloncino inizia a scendere. Arriverà ad un punto in cui la forza di gravità e quella idrostatica saranno uguali: a questo punto si fermerà a mezz’aria, senza salire né scendere.
E perché, quando si respira l’elio da un palloncino, viene fuori quella voce un po’ strana, da cartone animato? Il motivo è semplice: il timbro sonoro, ovvero la frequenza con la quale la voce viene emessa, è direttamente proporzionale alla velocità del suono, che è maggiore nell’elio rispetto all’aria che respiriamo di solito. In fisica viene chiamato “effetto Paperino” ed è legato al peso molecolare del gas.
La velocità del suono in un gas, dice questa legge, è inversamente proporzionale alla radice quadrata del peso molecolare del gas stesso.
Un effetto opposto si avrebbe inalando lo xenon, un gas nobile più pesante dell’aria, che provocherebbe un abbassamento delle frequenze della voce… tipo Darth Vader, il super cattivo di Guerre Stellari.
