À un moment donné de votre éducation élémentaire, vous avez probablement entendu parler de la règle de base selon laquelle l'air chaud monte. C'est facile à retenir, mais la raison peut ne pas l'être. L'air chaud monte en raison de la dilatation thermique, dont les principes peuvent être testés à travers un certain nombre d'expériences simples. Les expériences de dilatation thermique conviennent aux enfants, bien que les expériences utilisant le feu ou d'autres sources de chaleur ne doivent être menées que sous la supervision d'un parent, d'un enseignant ou d'un autre adulte de confiance.
Molécules dansantes
La température est créée par la « danse » des atomes et des molécules. Lorsqu'ils sont exposés à l'énergie fournie par la chaleur, ils s'agitent et se déplacent, prenant plus de place que s'ils étaient immobiles. Cela peut être testé en appliquant de la chaleur sous une montgolfière ou un parachute miniature. Lorsque les molécules de l'air se répandent et dansent de cette façon, l'air devient plus léger et s'élève. C'est ainsi que nous pouvons dire que les molécules s'agitent lorsqu'elles sont chauffées.
Anneau et Boule
L'air n'est pas la seule chose qui se dilate lorsqu'il est chauffé. Les métaux subissent également une dilatation thermique. Pour cette expérience, vous devrez acheter un appareil à billes et à anneaux. Le kit comprend deux poignées en forme de tournevis. Au bout de l'un se trouve une boule de métal. Au bout de l'autre se trouve un anneau à travers lequel la balle passe à peine. Cet appareil est disponible dans les magasins de sciences ainsi qu'en ligne. Insérez la balle à travers l'anneau. Déplacez-le d'avant en arrière pour montrer que la balle entre et sort facilement du trou. Insérez à nouveau la boule et chauffez-la avec une bougie ou un briquet. Une fois qu'il est chauffé, essayez de le retirer de l'anneau. Vous constaterez que la balle s'est dilatée et ne pourra pas traverser l'anneau tant qu'elle n'aura pas refroidi.
Agrandissement du ballon
Prenez un ballon et étirez l'ouverture sur le dessus d'une bouteille de ketchup vide. Placer la bouteille dans un récipient d'eau chaude. Placer une pierre au fond de la bouteille aidera à l'alourdir. Attendez environ une minute que la bouteille chauffe. Vous remarquerez que lorsque l'air à l'intérieur de la bouteille se réchauffe, le ballon commence à se dilater. C'est parce que l'air à l'intérieur de la bouteille s'est dilaté.
Ballon et Bougie
Cette expérience est une excellente suite à l'expérience de base de l'expansion du ballon. Gonflez un ballon et attachez le bout. Placez-le au-dessus d'une bougie allumée et attendez qu'elle explose. L'air à l'intérieur s'est rapidement dilaté et le ballon a éclaté. Maintenant, gonflez un autre ballon et remplissez-le à moitié d'eau avant d'attacher l'extrémité. Placez le ballon sur la bougie. Il n'éclatera pas car l'eau à l'intérieur du ballon absorbe la chaleur. Parce que l'eau absorbe la chaleur, l'air ne se dilate pas, gardant ainsi le ballon intact.