Теория была следующая...
1. Шар наполнен чистым гелием. В шаре 100 молекул гелия и 0 молекул воздуха (понятно, что их там миллиарды, но для примера беру простые числа). Молекулы гелия уходят быстро, так как в шаре только они.
2. Шар наполнен смесью гелий-воздух. В шаре 50 молекул гелия и 50 молекул воздуха. Молекул гелия из шарика уходит меньше, так как их изначально в шаре меньше и так как им мешают уходить молекулы воздуха. И шар летает дольше.
Сформулировал