Vitenskapsprosjekter om hvordan varmt og kaldt vann forandrer en ballong, lar studentene utforske konseptene for materiens tetthet, lufttrykk og overflatespenning. Når en ballong utsettes for varme eller kulde, vil gassen inne i gummien enten utvide seg eller trekke seg sammen. Endringen i ballongens størrelse blir et visuelt mål på endringen i lufttrykk. Tilsetning av varmt og kaldt vann til et eksperiment gjør det også mulig for studenter å utforske egenskapene til væsker.
Lufttrykk
Undersøk lufttrykket i et enkelt eksperiment med en ballong, en flaske og en panne med varmt vann. Oppblås ballongen, men ikke knytt den. Strekk den over munnen på en tom flaske. Sett flasken i en panne fylt med varmt vann. La dette eksperimentet være i noen minutter, og kom tilbake for å observere endringen i størrelsen på ballongen. Merk at den varme luften inne i flasken har beveget seg inn i ballongen, noe som får gassen inne i ballongen til å bli varmere. Observer hvordan de oppvarmede gassmolekylene frastøter hverandre, og tvinger ballongen til å ekspandere.
Luftutvidelse og sammentrekning
Mål endringene i ballongens størrelse når de utsettes for varme og kalde omgivelser. Samle tre identiske ballonger, et termometer og et målebånd. Blås opp ballongene. Mål romtemperaturen, og måle deretter ballongens omkrets. Tenk på at vann kan bli til gass eller et fast stoff, avhengig av temperaturen. Bruk en dusj på et lite bad for å skape et miljø fylt med damp. Mål temperaturen på badet og plasser de tre ballongene i varm luft. Vent ca 10 minutter eller til du merker at ballongene utvides. Mål omkretsene. Sett ballongene tilbake til romtemperatur, som skal ta omtrent 20 minutter. Mål temperaturen på en stor isboks. Sett ballongene i frost luft. Vent i 10 minutter, fjern ballongene og mål deretter omkretsene. Tenk på hvordan varm luft tar mer plass enn kald luft, og gjør rede for endringer i størrelsen på en ballong når de plasseres i miljøer med varierende temperaturer.
Blanding av varmt og kaldt vann
Undersøk hva som skjer med en ballong når varmt og kaldt vann blandes. Samle to smale krukker og et plastkort som kan skyves mellom glassene for å forhindre at det lekker vann fra den ene glasset i den andre. Hell varmt vann i en krukke og kaldt vann i den andre. Plasser kortet over munnen på den varme glasset og vend glasset over det kalde, og skyv kortet raskt ut. Stikk en ballong over munnen på den kalde krukken. Mål ballongens omkrets når den når sin maksimale diameter. Gjenta eksperimentet; Vend imidlertid glasset med kaldt vann over det varme. Observer forskjellen i størrelsen på de to ballongene, selv om du bruker samme mengder varmt og kaldt vann. Forklar hvordan en endring i prosedyren får temperaturen på vannoverflaten til å variere, noe som påvirker ballongens størrelse.
Varme og kalde fronter
Bruk ballonger og varmt og kaldt vann for å utforske værhendelser, for eksempel når en varm front møter en kald front. Samle to krukker og matfargestoffer. Hell varmt vann i en krukke og kaldt vann i den andre. Bruk matfargestoffer til å merke glassene, og kombiner deretter innholdet i glassene i en bolle. Observer og noter hvordan den samme væsken ved to forskjellige temperaturer blandes. Samle to ballonger. Fyll den ene med kaldt vann og den andre med varmt vann. Tegn et varmt bad. Plasser vannballongene i karet og observer hvordan de beveger seg. Observer hvordan ballongene frastøter hverandre som olje og vann. Tenk på hvordan den kalde ballongen synker på grunn av dens større tetthet.
