Научните проекти за това как топлата и студената вода сменя балона позволяват на учениците да изследват концепциите за плътността на материята, въздушното налягане и повърхностното напрежение. Когато балонът е изложен на топлина или студ, газът вътре в гумата или ще се разшири, или ще се свие. Промяната в размера на балона се превръща във визуален индикатор за промяната в налягането на въздуха. Добавянето на топла и студена вода към експеримент също така дава възможност на учениците да изследват свойствата на течностите.
Въздушно налягане
Проучете въздушното налягане в обикновен експеримент с един балон, бутилка и съд с гореща вода. Надуйте балона, но не го възел. Разтегнете го през устата на празна бутилка. Поставете бутилката в тиган, напълнен с гореща вода. Оставете този експеримент сам за няколко минути и се върнете, за да наблюдавате промяната в размера на балона. Обърнете внимание, че горещият въздух в бутилката се е преместил в балона, което води до затопляне на газа в балона. Наблюдавайте как нагрятите газови молекули се отблъскват, принуждавайки балона да се разшири.
Разширяване и свиване на въздуха
Измерете промените в размера на балона, когато са изложени на гореща и студена среда. Съберете три еднакви балона, термометър и рулетка. Надуйте балоните. Измерете стайната температура и след това измерете обиколката на балоните. Помислете, че водата може да се превърне в газ или твърдо вещество в зависимост от температурата. Използвайте душ в малка баня, за да създадете среда, пълна с пара. Измерете температурата в банята и поставете трите балона на горещ въздух. Изчакайте около 10 минути или докато забележите, че балоните се разширяват. Измерете обиколката им. Върнете балоните на стайна температура, което трябва да отнеме около 20 минути. Измерете температурата на голяма ледена кутия. Поставете балоните в мразовит въздух. Изчакайте 10 минути, извадете балоните и след това измерете обиколката им. Помислете как горещият въздух заема повече място от студения, като отчита промените в размера на балона, когато е поставен в среда с различни температури.
Смесване на топла и студена вода
Проучете какво се случва с балон, когато се смесят топла и студена вода. Съберете два тесни буркана и пластмасова карта, която може да се пъхне между бурканите, за да се предотврати изтичането на вода от единия буркан в другия. В единия буркан налейте гореща вода, а в другия студена вода. Поставете картата върху устата на горещия буркан и обърнете буркана върху студения, след което бързо извадете картата. Залепете балон върху устата на студения буркан. Измерете обиколката на балона, когато той достигне максималния си диаметър. Повторете експеримента; обърнете обаче буркана със студена вода над горещия. Наблюдавайте разликата в размера на двата балона, въпреки че използвате еднакви количества топла и студена вода. Обяснете как промяна в процедурата води до промяна на температурата на повърхността на водата, което влияе върху размера на балона.
Горещи и студени фронтове
Използвайте балони и топла и студена вода, за да изследвате метеорологични събития, например когато топъл фронт се среща със студен фронт. Съберете два буркана и оцветител за храна. В единия буркан налейте гореща вода, а в другия студена вода. Използвайте оцветител за храна за етикетиране на бурканите и след това комбинирайте съдържанието на бурканите в купа. Наблюдавайте и записвайте как една и съща течност при две различни температури се смесва. Съберете два балона. Напълнете едната със студена вода, а другата с гореща вода. Начертайте гореща вана. Поставете водните балони във ваната и наблюдавайте как се движат. Наблюдавайте как балоните се отблъскват като масло и вода. Помислете как студеният балон потъва поради по-голямата си плътност.