Επιστήμη θερμικής επέκτασης πειράματα για παιδιά

Σε κάποιο σημείο της πρωτοβάθμιας εκπαίδευσης, πιθανότατα έχετε ακούσει για τον βασικό κανόνα ότι ο ζεστός αέρας ανεβαίνει. Αυτό είναι εύκολο να θυμάστε, αλλά ο λόγος που μπορεί να μην είναι. Ο ζεστός αέρας αυξάνεται λόγω θερμικής διαστολής, οι αρχές του οποίου μπορούν να δοκιμαστούν μέσω πολλών απλών πειραμάτων. Τα πειράματα θερμικής επέκτασης είναι κατάλληλα για παιδιά, αν και πειράματα που χρησιμοποιούν φωτιά ή άλλες πηγές θερμότητας πρέπει να διεξάγονται μόνο υπό την επίβλεψη γονέα, δασκάλου ή άλλου έμπιστου ενήλικα.

Η θερμοκρασία δημιουργείται μέσω του «χορού» ατόμων και μορίων. Όταν εκτίθενται στην ενέργεια που παρέχεται από τη θερμότητα, αναστατώνουν και κινούνται, καταλαμβάνοντας περισσότερο χώρο από ό, τι εάν ήταν ακόμα. Αυτό μπορεί να ελεγχθεί εφαρμόζοντας θερμότητα κάτω από ένα μικροσκοπικό αερόστατο ή αλεξίπτωτο. Όταν τα μόρια του αέρα απλώνονται και χορεύουν με αυτόν τον τρόπο, ο αέρας γίνεται ελαφρύτερος και ανεβαίνει. Έτσι μπορούμε να πούμε ότι τα μόρια αναδεύονται όταν θερμαίνονται.

Ο αέρας δεν είναι το μόνο πράγμα που διαστέλλεται όταν θερμαίνεται. Τα μέταλλα υφίστανται επίσης θερμική διαστολή. Για αυτό το πείραμα, θα πρέπει να αγοράσετε μια συσκευή με μπάλα και δαχτυλίδι. Το κιτ περιλαμβάνει δύο λαβές τύπου κατσαβιδιού. Στο τέλος του ένα είναι μια μεταλλική μπάλα. Στο τέλος του άλλου υπάρχει ένα δαχτυλίδι μέσα από το οποίο η μπάλα μόλις χωράει. Αυτή η συσκευή διατίθεται σε επιστημονικά καταστήματα καθώς και στο διαδίκτυο. Εισαγάγετε την μπάλα μέσω του δακτυλίου. Μετακινήστε το εμπρός και πίσω για να δείξετε ότι η μπάλα κινείται εύκολα μέσα και έξω από την τρύπα. Εισαγάγετε την μπάλα για άλλη μια φορά και θερμάνετε τη με ένα κερί ή αναπτήρα. Μόλις θερμανθεί, προσπαθήστε να το αφαιρέσετε από τον δακτύλιο. Θα διαπιστώσετε ότι η μπάλα έχει επεκταθεί και δεν θα μπορεί να περάσει από το δαχτυλίδι μέχρι να κρυώσει.

Πάρτε ένα μπαλόνι και τεντώστε το άνοιγμα πάνω από ένα άδειο μπουκάλι κέτσαπ. Τοποθετήστε το μπουκάλι σε δοχείο ζεστού νερού. Η τοποθέτηση ενός βράχου στο κάτω μέρος της φιάλης θα σας βοηθήσει να το ζυγίσετε. Περιμένετε ένα λεπτό περίπου για να ζεσταθεί το μπουκάλι. Θα παρατηρήσετε ότι καθώς ο αέρας μέσα στο μπουκάλι θερμαίνεται, το μπαλόνι αρχίζει να διογκώνεται. Αυτό συμβαίνει επειδή ο αέρας μέσα στη φιάλη έχει επεκταθεί.

Αυτό το πείραμα είναι μια εξαιρετική συνέχεια του βασικού πειράματος επέκτασης με μπαλόνι. Φουσκώστε ένα μπαλόνι και δέστε το άκρο. Τοποθετήστε το πάνω από ένα αναμμένο κερί και περιμένετε να εκραγεί. Ο αέρας στο εσωτερικό διογκώθηκε γρήγορα και έριξε το μπαλόνι. Τώρα, ανατινάξτε ένα άλλο μπαλόνι και γεμίστε το εν μέρει με νερό προτού το δέσετε. Τοποθετήστε το μπαλόνι πάνω από το κερί. Δεν θα σκάσει γιατί το νερό μέσα στο μπαλόνι απορροφά τη θερμότητα. Επειδή το νερό απορροφά τη θερμότητα, ο αέρας δεν διογκώνεται, διατηρώντας έτσι το μπαλόνι άθικτο.