Op een bepaald punt in je basisonderwijs heb je waarschijnlijk gehoord van de basisregel dat hete lucht opstijgt. Dit is gemakkelijk te onthouden, maar de reden waarom niet. Warme lucht stijgt op door thermische uitzetting, waarvan de principes kunnen worden getest door middel van een aantal eenvoudige experimenten. Experimenten met thermische uitzetting zijn geschikt voor kinderen, hoewel experimenten waarbij vuur of andere warmtebronnen worden gebruikt alleen mogen worden uitgevoerd onder toezicht van een ouder, leraar of andere vertrouwde volwassene.
Dansende Moleculen
Temperatuur wordt gecreëerd door het "dansen" van atomen en moleculen. Wanneer ze worden blootgesteld aan de energie die door warmte wordt geleverd, raken ze geagiteerd en bewegen ze zich, waardoor ze meer ruimte innemen dan wanneer ze stil zouden zijn. Dit kan worden getest door warmte toe te passen onder een miniatuur heteluchtballon of parachute. Wanneer de luchtmoleculen zich verspreiden en op deze manier dansen, wordt de lucht lichter en stijgt. Zo kunnen we zien dat de moleculen in beweging komen bij verhitting.
Ring en bal
Lucht is niet het enige dat uitzet bij verwarming. Metalen ondergaan ook thermische uitzetting. Voor dit experiment moet je een bal- en ringapparaat kopen. De kit bevat twee schroevendraaierachtige handvatten. Aan het uiteinde van een zit een metalen bal. Aan het uiteinde van de andere zit een ring waar de bal maar net door past. Dit apparaat is zowel in wetenschapswinkels als online verkrijgbaar. Steek de bal door de ring. Beweeg het heen en weer om te laten zien dat de bal gemakkelijk in en uit het gat beweegt. Steek de bal er nog een keer in en verwarm hem met een kaars of aansteker. Als het eenmaal is verwarmd, probeer het dan uit de ring te verwijderen. Je zult merken dat de bal is uitgezet en pas door de ring kan als hij is afgekoeld.
Ballonuitbreiding
Pak een ballon en rek de opening over de bovenkant van een lege ketchupfles. Plaats de fles in een bak met heet water. Het plaatsen van een steen op de bodem van de fles zal helpen om het te verzwaren. Wacht een minuut of zo totdat de fles is opgewarmd. U zult merken dat naarmate de lucht in de fles opwarmt, de ballon begint uit te zetten. Dit komt doordat de lucht in de fles is uitgezet.
Ballon en kaars
Dit experiment is een geweldig vervolg op het basisexpansie-experiment van de ballon. Blaas een ballon op en knoop het uiteinde vast. Plaats het boven een brandende kaars en wacht tot het ontploft. De lucht binnenin zette zich snel uit en deed de ballon knappen. Blaas nu nog een ballon op en vul deze gedeeltelijk met water voordat je het uiteinde afbindt. Plaats de ballon over de kaars. Het zal niet knappen omdat het water in de ballon de warmte absorbeert. Doordat het water de warmte opneemt, zet de lucht niet uit, waardoor de ballon intact blijft.