안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
헬륨 풍선이 높은 고도로 올라갔을 때 터지는 주된 이유는 고도가 높아질수록 대기압이 낮아져 풍선 내부의 헬륨 기체가 커지게 팽창하다가 고무의 탄성 한계를 넘어서기 때문입니다.
지표면에서 고도가 높아질수록 위에서 누르는 공기의 양이 줄어들기 때문에 주변의 대기압이 점점 낮아집니다. 일정 온도에서 기체의 부피는 압력에 반비례하는데, 풍선이 상승함에 따라 내부 압력이 외부 압력과 같아지기 위해 내부 헬륨 기체의 부피가 계속해서 커집니다. 풍선 고무 재질이 기체의 팽창을 따라 늘어나면서 풍선 벽이 점점 얇아집니다. 결국 고무가 견딜 수 있는 탄성 한계를 초과하는 시점에 풍선이 찢어지며 터지게 됩니다.
또한, 높은 상공의 낮은 기온 때문에 풍선 재질이 단단하고 부서지기 쉽게 변하거나, 강한 자외선에 의해 풍선 원단이 약해지는 현상도 풍선이 더 낮은 고도에서 일찍 터지도록 만드는 원인이 됩니다.