Progetti scientifici: come l'acqua calda e fredda cambia un pallone

I progetti scientifici su come l'acqua calda e fredda cambia un pallone consentono agli studenti di esplorare i concetti di densità della materia, pressione dell'aria e tensione superficiale. Quando un pallone viene esposto al caldo o al freddo, il gas all'interno della gomma si espande o si contrae. La variazione delle dimensioni del pallone diventa un indicatore visivo della variazione della pressione dell'aria. L'aggiunta di acqua calda e fredda a un esperimento consente inoltre agli studenti di esplorare le proprietà dei liquidi.

Indaga la pressione dell'aria in un semplice esperimento con un palloncino, una bottiglia e una pentola di acqua calda. Gonfia il palloncino, ma non annodarlo. Stendilo sulla bocca di una bottiglia vuota. Metti la bottiglia in una padella piena di acqua calda. Lascia questo esperimento da solo per alcuni minuti e torna ad osservare il cambiamento delle dimensioni del palloncino. Nota che l'aria calda all'interno della bottiglia si è spostata all'interno del palloncino, causando un aumento della temperatura del gas all'interno del palloncino. Osserva come le molecole di gas riscaldato si respingono, costringendo il palloncino ad espandersi.

Misura i cambiamenti nelle dimensioni di un palloncino quando esposto ad ambienti caldi e freddi. Raccogli tre palloncini identici, un termometro e un metro a nastro. Gonfia i palloncini. Misurare la temperatura della stanza, quindi misurare la circonferenza dei palloncini. Considera che l'acqua può trasformarsi in gas o in un solido a seconda della temperatura. Usa una doccia in un bagno piccolo per creare un ambiente pieno di vapore. Misurare la temperatura del bagno e posizionare i tre palloncini in aria calda. Attendi circa 10 minuti o finché non noti che i palloncini si espandono. Misura le loro circonferenze. Riporta i palloncini a temperatura ambiente, il che dovrebbe richiedere circa 20 minuti. Misura la temperatura di una grande ghiacciaia. Metti i palloncini in aria gelida. Attendi 10 minuti, rimuovi i palloncini e poi misura le loro circonferenze. Considera come l'aria calda occupa più spazio dell'aria fredda, tenendo conto dei cambiamenti nelle dimensioni di un pallone quando viene posizionato in ambienti con temperature variabili.

Indaga su cosa succede a un palloncino quando si mescolano acqua calda e fredda. Raccogli due barattoli stretti e una carta di plastica che può essere inserita tra i barattoli per evitare che l'acqua fuoriesca da un barattolo all'altro. Versare acqua calda in un barattolo e acqua fredda nell'altro. Posiziona la carta sull'imboccatura del barattolo caldo e capovolgi il barattolo sopra quello freddo, quindi estrai rapidamente la carta. Attacca un palloncino sulla bocca del barattolo freddo. Misura la circonferenza del palloncino quando raggiunge il suo diametro massimo. Ripeti l'esperimento; capovolgete comunque il vasetto dell'acqua fredda su quella calda. Osserva la differenza delle dimensioni dei due palloncini anche se usi la stessa quantità di acqua calda e fredda. Spiega come un cambiamento nella procedura fa variare la temperatura della superficie dell'acqua, il che influisce sulle dimensioni del palloncino.

Usa palloncini e acqua calda e fredda per esplorare gli eventi meteorologici, come quando un fronte caldo incontra un fronte freddo. Raccogli due barattoli e colorante alimentare. Versare acqua calda in un barattolo e acqua fredda nell'altro. Usa il colorante alimentare per etichettare i barattoli, quindi unisci il contenuto dei barattoli in una ciotola. Osserva e registra come lo stesso liquido a due temperature diverse si mescola. Raccogli due palloncini. Riempi uno con acqua fredda e l'altro con acqua calda. Disegna un bagno caldo. Metti i palloncini d'acqua nella vasca e osserva come si muovono. Osserva come i palloncini si respingono come olio e acqua. Considera come il pallone freddo affonda a causa della sua maggiore densità.