Zinātnes projekti par to, kā karstais un aukstais ūdens maina balonu, ļauj studentiem izpētīt vielas blīvuma, gaisa spiediena un virsmas spraiguma jēdzienus. Kad gaisa balons ir pakļauts karstumam vai aukstumam, gāze gumijas iekšpusē vai nu paplašināsies, vai saruks. Balona lieluma izmaiņas kļūst par vizuālu gaisa spiediena izmaiņu mērītāju. Karstā un aukstā ūdens pievienošana eksperimentam arī ļauj studentiem izpētīt šķidrumu īpašības.
Gaisa spiediens
Izpētiet gaisa spiedienu, veicot vienkāršu eksperimentu ar vienu balonu, pudeli un trauku ar karstu ūdeni. Piepūšiet balonu, bet nesamezglojiet to. Izstiepiet to pār tukšas pudeles muti. Iestatiet pudeli pannā, kas piepildīta ar karstu ūdeni. Atstājiet šo eksperimentu uz dažām minūtēm un atgriezieties, lai novērotu gaisa balona lieluma izmaiņas. Ņemiet vērā, ka karstais gaiss pudeles iekšpusē ir nokļuvis balonā, kā rezultātā gāze balona iekšpusē kļūst siltāka. Novērojiet, kā sasildītās gāzes molekulas viens otru atgrūž, liekot balonam izplesties.
Gaisa izplešanās un kontrakcija
Izmēra izmaiņas gaisa balona lielumā, pakļaujot karstai un aukstai videi. Savāc trīs vienādus balonus, termometru un mērlenti. Piepūš balonus. Izmēra istabas temperatūru un pēc tam izmēra balonu apkārtmēru. Apsveriet, ka ūdens var pārvērsties par gāzi vai cietu vielu atkarībā no temperatūras. Izmantojiet dušu nelielā vannas istabā, lai izveidotu vidi, kas piepildīta ar tvaiku. Izmēra vannas istabas temperatūru un trīs balonus ievieto karstā gaisā. Pagaidiet apmēram 10 minūtes vai līdz brīdim, kad pamanāt, ka baloni izplešas. Izmēriet to apkārtmērus. Atgrieziet balonus istabas temperatūrā, kurai vajadzētu aizņemt apmēram 20 minūtes. Izmēriet lielas ledus kastes temperatūru. Ielieciet balonus salnā gaisā. Pagaidiet 10 minūtes, noņemiet balonus un pēc tam izmēra to apkārtmērus. Apsveriet, kā karstais gaiss aizņem vairāk vietas nekā aukstais gaiss, ņemot vērā izmaiņas gaisa balona lielumā, ja to ievieto vidē ar dažādu temperatūru.
Karstā un aukstā ūdens sajaukšana
Izpētiet, kas notiek ar balonu, sajaucot karstu un aukstu ūdeni. Savāc divas šauras burkas un plastmasas karti, kuru var izslīdēt starp burkām, lai novērstu ūdens noplūdi no vienas burkas otrā. Vienā burkā ielej karstu ūdeni, otrā - aukstu. Novietojiet karti virs karstas burkas mutes un apgrieziet burku virs aukstās, pēc tam ātri izvelciet karti. Uzlieciet balonu virs aukstās burkas mutes. Izmēra balona apkārtmēru, kad tas sasniedz maksimālo diametru. Atkārtojiet eksperimentu; tomēr apgrieziet aukstā ūdens burku virs karstā. Ievērojiet abu gaisa balonu lieluma atšķirību, pat ja jūs lietojat vienādu daudzumu karstā un aukstā ūdens. Paskaidrojiet, kā procedūras maiņas rezultātā mainās ūdens virsmas temperatūra, kas ietekmē balona izmēru.
Karstās un aukstās frontes
Izmantojiet balonus un karstu un aukstu ūdeni, lai izpētītu laika apstākļus, piemēram, kad silta fronte saskaras ar auksto fronti. Savāc divas burkas un pārtikas krāsvielas. Vienā burkā ielej karstu ūdeni, otrā - aukstu. Izmantojiet pārtikas krāsvielas, lai etiķetētu burkas, un pēc tam burku saturu apvienojiet traukā. Novēro un pieraksta, kā sajaucas viens un tas pats šķidrums divās dažādās temperatūrās. Savāc divus balonus. Vienu piepilda ar aukstu ūdeni, bet otru ar karstu ūdeni. Uzzīmē karstu vannu. Ievietojiet ūdens balonus vannā un novērojiet, kā tie pārvietojas. Novērojiet, kā baloni viens otru atgrūž kā eļļa un ūdens. Apsveriet, kā aukstā balons nogrimst tā lielākā blīvuma dēļ.