Ad un certo punto della tua istruzione elementare, probabilmente hai sentito parlare della regola di base che l'aria calda sale. Questo è facile da ricordare, ma il motivo potrebbe non esserlo. L'aria calda sale a causa dell'espansione termica, i cui principi possono essere testati attraverso una serie di semplici esperimenti. Gli esperimenti di espansione termica sono adatti ai bambini, anche se gli esperimenti che utilizzano il fuoco o altre fonti di calore dovrebbero essere condotti solo sotto la supervisione di un genitore, un insegnante o un altro adulto fidato.
Molecole danzanti
La temperatura si crea attraverso la “danza” di atomi e molecole. Quando sono esposti all'energia fornita dal calore, si agitano e si muovono, occupando più spazio che se fossero fermi. Questo può essere testato applicando calore sotto una mongolfiera in miniatura o un paracadute. Quando le molecole dell'aria si diffondono e danzano in questo modo, l'aria diventa più leggera e si alza. È così che possiamo dire che le molecole si agitano quando vengono riscaldate.
Anello e palla
L'aria non è l'unica cosa che si espande quando viene riscaldata. Anche i metalli subiscono dilatazioni termiche. Per questo esperimento, dovrai acquistare un apparecchio a sfera e anello. Il kit include due impugnature a forma di cacciavite. Alla fine di uno c'è una palla di metallo. All'estremità dell'altro c'è un anello attraverso il quale la palla si adatta appena. Questo apparecchio è disponibile nei negozi di scienze e online. Inserisci la pallina attraverso l'anello. Spostalo avanti e indietro per mostrare che la palla si muove facilmente dentro e fuori dalla buca. Inserisci di nuovo la pallina e scaldala con una candela o un accendino. Una volta riscaldato, prova a rimuoverlo dall'anello. Scoprirai che la palla si è espansa e non sarà in grado di passare attraverso l'anello finché non si sarà raffreddata.
Espansione Palloncino
Prendi un palloncino e allunga l'apertura sopra una bottiglia di ketchup vuota. Metti la bottiglia in un contenitore di acqua calda. Mettere una pietra sul fondo della bottiglia aiuterà ad appesantirla. Attendi circa un minuto affinché la bottiglia si riscaldi. Noterai che quando l'aria all'interno della bottiglia si riscalda, il palloncino inizia ad espandersi. Questo perché l'aria all'interno della bottiglia si è espansa.
Palloncino e Candela
Questo esperimento è un ottimo seguito all'esperimento di espansione del palloncino di base. Gonfia un palloncino e fissa l'estremità. Posizionalo sopra una candela accesa e aspetta che esploda. L'aria all'interno si espanse rapidamente e fece scoppiare il palloncino. Ora, gonfia un altro palloncino e riempilo parzialmente d'acqua prima di legare l'estremità. Posiziona il palloncino sopra la candela. Non scoppierà perché l'acqua all'interno del palloncino assorbe il calore. Poiché l'acqua assorbe il calore, l'aria non si espande, mantenendo intatto il pallone.