Επιστημονικά έργα: Πώς το ζεστό και κρύο νερό αλλάζει ένα μπαλόνι

Τα επιστημονικά έργα σχετικά με το πώς το ζεστό και κρύο νερό αλλάζει ένα μπαλόνι επιτρέπουν στους μαθητές να εξερευνήσουν τις έννοιες της πυκνότητας της ύλης, της πίεσης του αέρα και της επιφανειακής τάσης. Όταν ένα μπαλόνι εκτίθεται σε θερμότητα ή κρύο, το αέριο στο εσωτερικό του καουτσούκ είτε διογκώνεται είτε συστέλλεται. Η αλλαγή στο μέγεθος του μπαλονιού γίνεται οπτικό εύρος της αλλαγής στην πίεση του αέρα. Η προσθήκη ζεστού και κρύου νερού σε ένα πείραμα επιτρέπει επίσης στους μαθητές να εξερευνήσουν τις ιδιότητες των υγρών.

Διερευνήστε την πίεση του αέρα σε ένα απλό πείραμα με ένα μπαλόνι, ένα μπουκάλι και ένα τηγάνι ζεστού νερού. Φουσκώστε το μπαλόνι, αλλά μην το δέσετε. Τεντώστε το πάνω από το στόμα ενός άδειου μπουκαλιού. Τοποθετήστε το μπουκάλι σε μια κατσαρόλα γεμάτη με ζεστό νερό. Αφήστε αυτό το πείραμα μόνο για λίγα λεπτά και επιστρέψτε για να παρατηρήσετε την αλλαγή στο μέγεθος του μπαλονιού. Σημειώστε ότι ο ζεστός αέρας μέσα στη φιάλη έχει μετακινηθεί στο μπαλόνι, με αποτέλεσμα το αέριο στο εσωτερικό του μπαλονιού να θερμανθεί. Παρατηρήστε πώς τα μόρια θερμαινόμενου αερίου απωθούν το ένα το άλλο, αναγκάζοντας το μπαλόνι να διογκωθεί.

Μετρήστε τις αλλαγές στο μέγεθος ενός μπαλονιού όταν εκτίθενται σε ζεστό και κρύο περιβάλλον. Συγκεντρώστε τρία ίδια μπαλόνια, ένα θερμόμετρο και μια μεζούρα. Φουσκώστε τα μπαλόνια. Μετρήστε τη θερμοκρασία δωματίου και, στη συνέχεια, μετρήστε την περιφέρεια των μπαλονιών. Σκεφτείτε ότι το νερό μπορεί να μετατραπεί σε αέριο ή στερεό ανάλογα με τη θερμοκρασία. Χρησιμοποιήστε ένα ντους σε ένα μικρό μπάνιο για να δημιουργήσετε ένα περιβάλλον γεμάτο ατμό. Μετρήστε τη θερμοκρασία του μπάνιου και τοποθετήστε τα τρία μπαλόνια σε ζεστό αέρα. Περιμένετε περίπου 10 λεπτά ή μέχρι να παρατηρήσετε ότι τα μπαλόνια διογκώνονται. Μετρήστε τις περιφέρειές τους. Επιστρέψτε τα μπαλόνια σε θερμοκρασία δωματίου, η οποία θα διαρκέσει περίπου 20 λεπτά. Μετρήστε τη θερμοκρασία ενός μεγάλου πάγου. Βάλτε τα μπαλόνια στον παγωμένο αέρα. Περιμένετε 10 λεπτά, αφαιρέστε τα μπαλόνια και μετά μετρήστε τις περιφέρειές τους. Σκεφτείτε πώς ο ζεστός αέρας καταλαμβάνει περισσότερο χώρο από τον κρύο αέρα, λαμβάνοντας υπόψη τις αλλαγές στο μέγεθος ενός μπαλονιού όταν τοποθετούνται σε περιβάλλοντα με διαφορετικές θερμοκρασίες.

Διερευνήστε τι συμβαίνει σε ένα μπαλόνι όταν αναμιγνύονται ζεστό και κρύο νερό. Συγκεντρώστε δύο στενά βάζα και μια πλαστική κάρτα που μπορεί να γλιστρήσει μεταξύ των βάζων για να αποφύγετε τη διαρροή νερού από το ένα βάζο στο άλλο. Ρίξτε ζεστό νερό σε ένα βάζο και κρύο νερό στο άλλο. Τοποθετήστε την κάρτα πάνω από το στόμα του ζεστού βάζου και αναστρέψτε το βάζο πάνω από το κρύο, και στη συνέχεια γλιστρήστε γρήγορα την κάρτα. Κολλήστε ένα μπαλόνι πάνω από το στόμα του κρύου βάζου. Μετρήστε την περιφέρεια του μπαλονιού όταν φτάσει στη μέγιστη διάμετρο του. Επαναλάβετε το πείραμα. Ωστόσο, αναστρέψτε το βάζο με κρύο νερό πάνω από το ζεστό. Παρατηρήστε τη διαφορά στο μέγεθος των δύο μπαλονιών παρόλο που χρησιμοποιείτε τις ίδιες ποσότητες ζεστού και κρύου νερού. Εξηγήστε πώς μια αλλαγή στη διαδικασία προκαλεί τη μεταβολή της θερμοκρασίας της επιφάνειας του νερού, η οποία επηρεάζει το μέγεθος του μπαλονιού.

Χρησιμοποιήστε μπαλόνια και ζεστό και κρύο νερό για να εξερευνήσετε τα καιρικά φαινόμενα, όπως όταν ένα ζεστό μέτωπο συναντά ένα κρύο μέτωπο. Συγκεντρώστε δύο βάζα και χρωματισμό φαγητού. Ρίξτε ζεστό νερό σε ένα βάζο και κρύο νερό στο άλλο. Χρησιμοποιήστε χρωματισμό τροφίμων για να επισημάνετε τα βάζα και, στη συνέχεια, συνδυάστε το περιεχόμενο των βάζων σε ένα μπολ. Παρατηρήστε και καταγράψτε πώς αναμιγνύεται το ίδιο υγρό σε δύο διαφορετικές θερμοκρασίες. Συγκεντρώστε δύο μπαλόνια. Γεμίστε το ένα με κρύο νερό και το άλλο με ζεστό νερό. Σχεδιάστε ένα ζεστό μπάνιο. Τοποθετήστε τα μπαλόνια νερού στην μπανιέρα και παρατηρήστε πώς κινούνται. Παρατηρήστε πώς τα μπαλόνια απωθούν το ένα το άλλο, όπως λάδι και νερό. Σκεφτείτε πώς το κρύο μπαλόνι βυθίζεται λόγω της μεγαλύτερης πυκνότητάς του.