Jossain vaiheessa peruskoulutuksessa olet todennäköisesti kuullut perussäännön, jonka mukaan kuuma ilma nousee. Tämä on helppo muistaa, mutta syy ei välttämättä ole. Kuuma ilma nousee lämpölaajenemisen takia, jonka periaatteita voidaan testata useilla yksinkertaisilla kokeilla. Lämpölaajenemiskokeet soveltuvat lapsille, vaikka tulta tai muita lämmönlähteitä käyttäviä kokeita tulisi tehdä vain vanhemman, opettajan tai muun luotettavan aikuisen valvonnassa.
Tanssivat molekyylit
Lämpötila syntyy atomien ja molekyylien "tanssimisella". Kun he altistuvat lämmön tuottamalle energialle, he kiihtyvät ja liikkuvat ympäriinsä viemällä enemmän tilaa kuin olisivat vielä. Tämä voidaan testata soveltamalla lämpöä pienikokoisen kuumailmapallon tai laskuvarjon alle. Kun ilman molekyylit leviävät ja tanssivat tällä tavalla, ilma kevenee ja nousee. Näin voimme kertoa, että molekyylit kiihtyvät kuumennettaessa.
Sormus ja pallo
Ilma ei ole ainoa asia, joka laajenee kuumennettaessa. Metallit myös lämpölaajenevat. Tätä kokeilua varten sinun on ostettava pallo- ja rengaslaite. Sarja sisältää kaksi ruuvimeisselin kaltaista kahvaa. Yhden päässä on metallipallo. Toisen päässä on rengas, jonka läpi pallo vain tuskin mahtuu. Tätä laitetta on saatavana sekä tiedekaupoissa että verkossa. Työnnä pallo renkaan läpi. Liikuta sitä edestakaisin osoittaaksesi, että pallo liikkuu helposti sisään ja ulos reiästä. Aseta pallo vielä kerran ja lämmitä se kynttilällä tai sytyttimellä. Kun se on lämmitetty, yritä poistaa se renkaasta. Huomaat, että pallo on laajentunut eikä pääse kulkemaan renkaan läpi, ennen kuin se on jäähtynyt.
Ilmapallon laajennus
Ota ilmapallo ja venytä aukko tyhjän ketsupipullon päälle. Aseta pullo kuumaan astiaan. Kiven sijoittaminen pullon pohjaan auttaa punnitsemaan sitä. Odota noin minuutti, kunnes pullo lämpenee. Huomaat, että kun ilma pullon sisällä lämpenee, ilmapallo alkaa laajentua. Tämä johtuu siitä, että pullon sisällä oleva ilma on laajentunut.
Ilmapallo ja kynttilä
Tämä koe on hieno jatko ilmapallolaajennuksen peruskokeelle. Räjäytä ilmapallo ja solmi pää pois. Aseta se palavan kynttilän yläpuolelle ja odota, että se räjähtää. Sisäilma laajeni nopeasti ja pudotti ilmapallon. Räjäytä toinen ilmapallo ja täytä se osittain vedellä, ennen kuin sidot sen pään. Aseta ilmapallo kynttilän päälle. Se ei ponnahda, koska ilmapallon sisällä oleva vesi absorboi lämpöä. Koska vesi absorboi lämpöä, ilma ei laajene, mikä pitää ilmapallon ehjänä.