Wetenschapsprojecten over hoe warm en koud water een ballon veranderen, stellen studenten in staat om de concepten van de dichtheid van materie, luchtdruk en oppervlaktespanning te verkennen. Wanneer een ballon wordt blootgesteld aan hitte of kou, zal het gas in het rubber uitzetten of krimpen. De verandering in de grootte van de ballon wordt een visuele maatstaf voor de verandering in luchtdruk. Door warm en koud water aan een experiment toe te voegen, kunnen studenten ook de eigenschappen van vloeistoffen verkennen.
Luchtdruk
Onderzoek de luchtdruk in een eenvoudig experiment met een ballon, een fles en een pan met heet water. Blaas de ballon op, maar knoop hem niet vast. Strek het over de opening van een lege fles. Zet de fles in een pan gevuld met heet water. Laat dit experiment een paar minuten met rust en keer terug om de verandering in de grootte van de ballon te observeren. Merk op dat de hete lucht in de fles in de ballon is bewogen, waardoor het gas in de ballon warmer wordt. Observeer hoe de verwarmde gasmoleculen elkaar afstoten, waardoor de ballon gedwongen wordt uit te zetten.
Luchtuitzetting en samentrekking
Meet de veranderingen in de grootte van een ballon bij blootstelling aan warme en koude omgevingen. Verzamel drie identieke ballonnen, een thermometer en een meetlint. Blaas de ballonnen op. Meet de kamertemperatuur en meet vervolgens de omtrek van de ballonnen. Bedenk dat water kan veranderen in gas of een vaste stof, afhankelijk van de temperatuur. Gebruik een douche in een kleine badkamer om een met stoom gevulde ruimte te creëren. Meet de temperatuur van de badkamer en plaats de drie ballonnen in hete lucht. Wacht ongeveer 10 minuten of totdat je merkt dat de ballonnen uitzetten. Meet hun omtrek. Zet de ballonnen terug op kamertemperatuur, wat ongeveer 20 minuten duurt. Meet de temperatuur van een grote ijsbak. Zet de ballonnen in ijzige lucht. Wacht 10 minuten, verwijder de ballonnen en meet vervolgens hun omtrek. Bedenk hoe warme lucht meer ruimte inneemt dan koude lucht, rekening houdend met veranderingen in de grootte van een ballon wanneer deze in omgevingen met variërende temperaturen wordt geplaatst.
Warm en koud water mengen
Onderzoek wat er met een ballon gebeurt als warm en koud water worden gemengd. Verzamel twee smalle potten en een plastic kaart die tussen de potten kan worden geschoven om te voorkomen dat er water van de ene pot in de andere lekt. Giet heet water in de ene pot en koud water in de andere. Plaats de kaart over de opening van de hete pot en keer de pot om over de koude pot en schuif de kaart er snel uit. Plak een ballon over de opening van de koude pot. Meet de omtrek van de ballon wanneer deze de maximale diameter heeft bereikt. Herhaal het experiment; keer echter de pot met koud water om over de hete. Let op het verschil in de grootte van de twee ballonnen, ook al gebruik je dezelfde hoeveelheden warm en koud water. Leg uit hoe een verandering in de procedure ervoor zorgt dat de temperatuur van het wateroppervlak varieert, wat van invloed is op de grootte van de ballon.
Warme en koude fronten
Gebruik ballonnen en warm en koud water om weersomstandigheden te verkennen, zoals wanneer een warmtefront een koufront ontmoet. Verzamel twee potten en kleurstof. Giet heet water in de ene pot en koud water in de andere. Gebruik kleurstof om de potten te labelen en combineer de inhoud van de potten in een kom. Observeer en noteer hoe dezelfde vloeistof bij twee verschillende temperaturen zich vermengt. Verzamel twee ballonnen. Vul de ene met koud water en de andere met heet water. Teken een warm bad. Plaats de waterballonnen in het bad en kijk hoe ze bewegen. Kijk hoe de ballonnen elkaar afstoten als olie en water. Overweeg hoe de koude ballon zinkt vanwege zijn grotere dichtheid.