Balões de hélio são qualquer tipo de balão que usa hélio como gás primário para mantê-los no ar. Balões amarrados são o que a maioria das pessoas pensa quando pensa em balões de hélio, que são os balões menores do tamanho de uma festa que as pessoas amarram a cordas para flutuar como ornamentação.
Balões de hélio flutuam no ar porque o gás dentro deles é mais leve do que o ar externo. Quando um gás é mais leve do que outro, ele tende a flutuar sobre ele. Você pode pensar nos balões flutuando no ar como se fossem uma garrafa de plástico cheia de ar em uma piscina de água. Como o ar na garrafa é mais leve do que a própria água, ela flutua até o topo, mesmo se você colocá-la no fundo da água. Da mesma forma, balões de hélio flutuarão até o topo do ar mais pesado. A velocidade com que aquela garrafa de ar flutua até o topo da água é determinada pela diferença em suas densidades, que é bastante extrema: um litro de água pesa 1kg, um litro de ar pesa 1g.
Balões de hélio não flutuam tão fortemente quanto aquela garrafa de ar debaixo d’água, porque a diferença de densidade entre o hélio e o ar é um pouco menor. Um litro de hélio pesa cerca de 0.18g, enquanto um litro de ar pesa aproximadamente 1.25g, dependendo de sua composição exata. Essa é uma diferença absoluta muito pequena, de modo que, se enchêssemos nossa mesma garrafa de plástico com hélio, ela não flutuaria no ar, porque a própria garrafa pesaria mais do que a diferença entre os gases. Balões de hélio, entretanto, não pesam quase nada, porque são pedaços muito finos de plástico. Isso significa que mesmo balões bem pequenos flutuam.
Conforme os balões de hélio ficam maiores, eles são capazes de carregar mais e mais peso. Como seu volume aumenta a uma taxa maior do que sua área de superfície, se você construir balões grandes o suficiente, poderá começar a transportar pessoas e veículos. Os zepelins funcionam com base neste princípio, mas têm de ser bastante grandes para transportar passageiros e compensar o peso acrescido das películas e armações mais grossas que têm como balões. Para se ter uma ideia de como o tamanho o afeta, um balão de festa médio com um diâmetro de um pé (30cm) pode carregar cerca de 14g de peso. Um enorme balão, com um diâmetro de 1.8 m (seis pés), pode carregar cerca de 3.1 kg (sete libras). E balões realmente gigantescos, com um diâmetro de 100 pés (30m), podiam carregar mais de 16 toneladas (15,000 kg).
Os balões de hélio estão começando a receber atenção nesses tamanhos maiores, como veículos possíveis para viagens aéreas de longa distância. No passado, havia alguma atenção dada a esses zepelins e dirigíveis. Infelizmente, alguns deles dependiam do gás hidrogênio em vez do hélio, porque o hidrogênio pesa menos da metade do hélio, tornando-o mais eficiente como gás para flutuar uma grande quantidade de peso. A desvantagem, porém, era que o hidrogênio era incrivelmente inflamável. Depois que o hidrogênio usado resultou em um grande desastre, as pessoas pararam de confiar inteiramente nos zepelins, embora o hélio não seja realmente inflamável.