Tiedeprojektit siitä, kuinka kuuma ja kylmä vesi muuttavat ilmapalloa, antavat opiskelijoille mahdollisuuden tutkia aineen tiheyden, ilmanpaineen ja pintajännityksen käsitteitä. Kun ilmapallo altistuu lämmölle tai kylmälle, kumin sisällä oleva kaasu joko laajenee tai supistuu. Ilmapallon koon muutoksesta tulee visuaalinen mittari ilmanpaineen muutoksesta. Kuuman ja kylmän veden lisääminen kokeiluun antaa opiskelijoille mahdollisuuden myös tutkia nesteiden ominaisuuksia.
Ilmanpaine
Tutki ilmanpaine yksinkertaisessa kokeessa yhdellä ilmapallolla, pullolla ja pannulla kuumaa vettä. Täytä ilmapallo, mutta älä solmu sitä. Venytä sitä tyhjän pullon suun yli. Aseta pullo kuumalla vedellä täytettyyn pannuun. Jätä tämä koe yksin muutamaksi minuutiksi ja palaa tarkkailemaan ilmapallon koon muutosta. Huomaa, että pullon sisällä oleva kuuma ilma on siirtynyt ilmapalloon, jolloin ilmapallon sisällä oleva kaasu lämpenee. Tarkkaile kuinka kuumennetut kaasumolekyylit karkottavat toisiaan pakottaen ilmapallon laajentumaan.
Ilman laajeneminen ja supistuminen
Mittaa ilmapallon koon muutokset altistuessa kuumille ja kylmille ympäristöille. Kerää kolme samanlaista ilmapalloa, lämpömittari ja mittanauha. Täytä ilmapallot. Mittaa huoneen lämpötila ja mittaa sitten ilmapallojen ympärysmitta. Harkitse, että vesi voi muuttua kaasuksi tai kiinteäksi aineeksi lämpötilasta riippuen. Käytä suihkua pienessä kylpyhuoneessa luodaksesi höyryä täyttävän ympäristön. Mittaa kylpyhuoneen lämpötila ja aseta kolme ilmapalloa kuumaan ilmaan. Odota noin 10 minuuttia tai kunnes huomaat, että ilmapallot laajenevat. Mittaa niiden ympärysmitat. Palauta ilmapallot huoneenlämpötilaan, jonka pitäisi kestää noin 20 minuuttia. Mittaa suuren jäälaatikon lämpötila. Laita ilmapallot pakkaseen. Odota 10 minuuttia, poista ilmapallot ja mittaa niiden ympärysmitat. Mieti, kuinka kuuma ilma vie enemmän tilaa kuin kylmä ilma, mikä ottaa huomioon ilmapallon koon muutokset, kun se sijoitetaan vaihteleviin lämpötiloihin.
Kuuman ja kylmän veden sekoittaminen
Tutki, mitä ilmapallolle tapahtuu, kun kuumaa ja kylmää vettä sekoitetaan. Kerää kaksi kapeaa purkkia ja muovikortti, joka voidaan työntää purkkien väliin estämään veden vuotamista yhdestä purkista toiseen. Kaada kuumaa vettä yhteen purkkiin ja kylmää vettä toiseen. Aseta kortti kuuman purkin suun päälle ja käännä purkki kylmän päälle ja vedä sitten kortti nopeasti ulos. Kiinnitä ilmapallo kylmän purkin suun päälle. Mittaa ilmapallon ympärysmitta, kun se saavuttaa maksimihalkaisijansa. Toista koe; käännä kylmävesipurkki kuitenkin kuuman päälle. Huomioi kahden ilmapallon koon ero, vaikka käytät samoja määriä kuumaa ja kylmää vettä. Selitä, kuinka menettelyn muutos saa veden pinnan lämpötilan vaihtelemaan, mikä vaikuttaa ilmapallon kokoon.
Kuumat ja kylmät rintamat
Käytä ilmapalloja ja kuumaa ja kylmää vettä tutkiakseen sääilmiöitä, kuten silloin, kun lämmin rintama kohtaa kylmän rintaman. Kerää kaksi purkkia ja elintarvikeväriä. Kaada kuumaa vettä yhteen purkkiin ja kylmää vettä toiseen. Merkitse purkit ruokaväreillä ja yhdistä sitten purkkien sisältö kulhoon. Tarkkaile ja kirjaa, kuinka sama neste sekoittuu kahdessa eri lämpötilassa. Kerää kaksi ilmapalloa. Täytä toinen kylmällä vedellä ja toinen kuumalla vedellä. Piirrä kuuma kylpy. Aseta vesipallot ammeeseen ja tarkkaile niiden liikkumista. Tarkkaile, kuinka ilmapallot karkottavat toisiaan kuten öljyä ja vettä. Mieti, kuinka kylmä ilmapallo uppoaa suuremman tiheytensä vuoksi.