Helio balionas kyla į orą tik todėl, jog jis pripildytas lengvesnėmis dujomis už orą (Helio molinė masė 4g/mol, vidutinė oro molinė masė 29 g/mol).
Balionas paprastai padarytas iš tam tikros gumos (t.y. organinio polimero). Pripūtus balioną, jo guminė siena riboja baliono turinį nuo išorės. Tačiau pripūtus balioną guma tempiasi - tarp organinio polimero molekulių atsiranda vis didesnės tempimo jėgos, verčiančios tas molekules išsidėstyti atokiau viena nuo kitos.
Rodyklė apačioje paveikslėlio rodo didėjančią tempimo jėgą. Mėlyni "siūlai" vaizduoja polimero molekules. Kol tempimo nėra tarpai tarp molekulių maži, polimeras daugmaž išsidėstęs tvarkingai. Atsiradus tempimui polimero molekulės verčiamos tolti viena nuo kitos atsirada vis didesni tarpai tarp jų.
Toliau viską paaiškinti galima paprasta dujų difuzija. Dujų dalelės (kurios yra daugybę kartų mažesnės už polimero molekules) ima skverbtis pro susidariusius tarpus. Taip yra todėl, jog kiekviena dujinės medžiaga juda iš ten kur jos daugiau į ten kur jos ne tiek daug (difuzijos principas). Taigi helio dalelės juda lauk per baliono sienelę, o oro sudėtinės dalys (azotas, deguonis) juda į baliono vidų.
Juo stipriau pripūsime balioną - juo labiau ištempsime gumos polimero molekules - juo daugiau susidarys tarpmolekulinių tarpų - juo greičiau helis išdifunduos iš baliono.
Gerokai sumažėjus helio kiekiui balione ir į jį patekus oro komponentų - balionas nustoja kilęs į orą. Tam tikru laiko momentu jis tiesiog "plūduriuoja" ore viename aukšte, o kai dar labiau helio sumažėja - krinta ant žemės (nes likęs helio kiekis nebepakelia pačios baliono gumos masės).
Baliono tūris sumažėja (t.y. balionas truputį išsileidžia, susiraukšlėja) todėl, kad helio atomas truputį mažesnis už oro komponentų molekules - t.y. helis lengviau išeina iš baliono, nei oro azotas ar deguonis iš oro patenka į vidų (dėl savo dydžio).
Difuzijos principas:
Todėl, kad baliono sienelės nesugeba sulaikyti helio ir jis per jas išgaruoja. :)
