В някакъв момент от основното си образование вероятно сте чували за основното правило, че горещият въздух се издига. Това е лесно за запомняне, но причината защо не е така. Горещият въздух се издига поради топлинно разширение, чиито принципи могат да бъдат тествани чрез редица прости експерименти. Експериментите с топлинно разширение са подходящи за деца, въпреки че експерименти, които използват огън или други източници на топлина, трябва да се провеждат само под наблюдението на родител, учител или друг доверен възрастен.
Танцуващи молекули
Температурата се създава чрез „танците“ на атомите и молекулите. Когато са изложени на енергията, осигурявана от топлина, те се развълнуват и се движат, заемайки повече място, отколкото ако са все още. Това може да бъде тествано чрез прилагане на топлина под миниатюрен балон или парашут с горещ въздух. Когато молекулите на въздуха се разпространяват и танцуват по този начин, въздухът става по-лек и се издига. По този начин можем да разберем, че молекулите се разбъркват при нагряване.
Пръстен и топка
Въздухът не е единственото нещо, което се разширява при нагряване. Метали също се подлагат на термично разширение. За този експеримент ще трябва да закупите уред за топка и пръстен. Комплектът включва две дръжки, подобни на отвертка. В края на едната има метална топка. В края на другата има пръстен, през който топката едва се вписва. Този апарат се предлага както в научни магазини, така и онлайн. Поставете топката през пръстена. Премествайте го напред-назад, за да покажете, че топката лесно се придвижва в и от дупката. Поставете топката още веднъж и я загрейте със свещ или запалка. След като се нагрее, опитайте се да го извадите от пръстена. Ще откриете, че топката се е разширила и няма да може да премине през ринга, докато не се охлади.
Разширяване на балон
Вземете балон и опънете отвора върху горната част на празна бутилка кетчуп. Поставете бутилката в съд с гореща вода. Поставянето на камък в дъното на бутилката ще помогне да се претегли. Изчакайте около минута, докато бутилката се загрее. Ще забележите, че докато въздухът в бутилката се нагрява, балонът започва да се разширява. Това е така, защото въздухът в бутилката се е разширил.
Балон и свещ
Този експеримент е чудесно продължение на основния експеримент за разширяване на балон. Взриви балон и завържи края. Поставете го над горяща свещ и изчакайте да избухне. Въздухът вътре се разшири бързо и изскочи балона. Сега взривете друг балон и го напълнете докрай с вода, преди да завържете края. Поставете балона над свещта. Няма да изскочи, защото водата в балона поема топлината. Тъй като водата абсорбира топлината, въздухът не се разширява, като по този начин балонът остава непокътнат.