U nekom trenutku svog osnovnog obrazovanja vjerojatno ste čuli za osnovno pravilo da se vrući zrak diže. To je lako zapamtiti, ali razlog zašto to možda nije. Vrući zrak raste zbog toplinskog širenja čiji se principi mogu testirati kroz brojne jednostavne eksperimente. Pokusi toplinskog širenja prikladni su za djecu, iako se pokusi koji koriste vatru ili druge izvore topline trebaju provoditi samo pod nadzorom roditelja, učitelja ili druge pouzdane odrasle osobe.
Plesne molekule
Temperatura se stvara kroz "ples" atoma i molekula. Kad su izloženi energiji koju pruža toplina, postaju uznemireni i kreću se, zauzimajući više prostora nego da su mirni. To se može testirati primjenom topline ispod minijaturnog balona s vrućim zrakom ili padobrana. Kada se molekule zraka šire i plešu na ovaj način, zrak postaje lakši i raste. Tako možemo reći da se molekule uzburkaju zagrijavanjem.
Prsten i kugla
Zrak nije jedina stvar koja se širi zagrijavanjem. Metali se također podvrgavaju toplinskom širenju. Za ovaj eksperiment morat ćete kupiti uređaj s loptom i prstenom. Komplet uključuje dvije ručke nalik odvijaču. Na kraju jedne je metalna kuglica. Na kraju drugog je prsten kroz koji lopta jedva stane. Ovaj je uređaj dostupan u znanstvenim trgovinama, kao i na mreži. Umetnite loptu kroz prsten. Pomičite ga naprijed-natrag da biste pokazali da se lopta lako kreće u i iz rupe. Još jednom umetnite kuglicu i zagrijte je svijećom ili upaljačem. Nakon što se zagrije, pokušajte ga ukloniti iz prstena. Otkriti ćete da se lopta proširila i neće moći proći kroz prsten dok se ne ohladi.
Proširenje balonom
Uzmite balon i ispružite otvor na vrhu prazne boce s kečapom. Stavite bocu u posudu s vrućom vodom. Postavljanje kamena na dno boce pomoći će mu da ga odvagate. Pričekajte minutu da se bočica zagrije. Primijetit ćete da kako se zrak unutar boce zagrijava, balon se počinje širiti. To je zato što se zrak unutar boce proširio.
Balon i svijeća
Ovaj eksperiment izvrstan je nastavak osnovnog eksperimenta širenja balona. Otpuhnite balon i zavežite kraj. Stavite je iznad goruće svijeće i pričekajte da eksplodira. Zrak se unutra brzo proširio i iskočio balon. Puhajte još jedan balon i napunite ga napola vodom prije nego što zavežete kraj. Stavite balon preko svijeće. Neće iskočiti jer voda unutar balona upija toplinu. Budući da voda upija toplinu, zrak se ne širi, čime balon ostaje netaknut.