Hvorfor er helium lettere end nitrogen?

Her er en sammenbrud:

* atomstruktur: Helium har kun to protoner og to neutroner i sin kerne, mens nitrogen har syv protoner og syv neutroner. Dette betyder, at et heliumatom har signifikant mindre masse end et nitrogenatom.

* densitet: Densitet er masse pr. Enhedsvolumen. Da heliumatomer er meget mindre og lettere, optager de et mindre volumen for den samme mængde masse, hvilket resulterer i en lavere densitet.

* molekylvægt: Helium findes som et enkelt atom (HE), mens nitrogen danner et diatomisk molekyle (N₂). Selvom et nitrogenmolekyle har to atomer, er hvert atom tungere end et heliumatom. Den kombinerede effekt gør nitrogen meget tungere end helium.

Denne forskel i vægt er grunden til, at heliumballoner flyder i luft. Helium er mindre tæt end luft, som for det meste er sammensat af nitrogen og ilt. Den livlige kraft, der skubber heliumballonen opad, er større end tyngdekraften, der trækker den nedad.