På et tidspunkt i grunnskolen din har du sannsynligvis hørt om den grunnleggende regelen om at varm luft stiger. Dette er lett å huske, men grunnen til at det ikke kan være. Varmluft stiger på grunn av termisk ekspansjon, hvis prinsipper kan testes gjennom en rekke enkle eksperimenter. Eksperimenter med termisk ekspansjon er egnet for barn, men eksperimenter som bruker ild eller andre varmekilder, bør bare utføres under tilsyn av en forelder, lærer eller annen pålitelig voksen.
Dansende molekyler
Temperatur skapes gjennom "dans" av atomer og molekyler. Når de blir utsatt for energien som leveres av varme, blir de urolige og beveger seg og tar mer plass enn om de var stille. Dette kan testes ved å påføre varme under en miniatyr varmluftsballong eller fallskjerm. Når luftens molekyler sprer seg og danser på denne måten, blir luften lettere og stiger. Slik kan vi fortelle at molekylene blir urolige når de blir oppvarmet.
Ring og ball
Luft er ikke det eneste som utvides når det varmes opp. Metaller gjennomgår også termisk ekspansjon. For dette eksperimentet må du kjøpe et ball- og ringapparat. Settet inneholder to skrutrekkerlignende håndtak. På enden av den ene er en metallkule. På enden av den andre er en ring som ballen bare knapt passer gjennom. Dette apparatet er tilgjengelig både i vitenskapelige butikker og online. Sett ballen gjennom ringen. Beveg den frem og tilbake for å vise at ballen enkelt beveger seg inn og ut av hullet. Sett ballen inn igjen og varm den opp med et lys eller en lighter. Når den er oppvarmet, kan du prøve å fjerne den fra ringen. Du vil oppdage at ballen har utvidet seg og ikke vil kunne passere gjennom ringen før den er avkjølt.
Ballongutvidelse
Ta en ballong og strekk åpningen over toppen av en tom ketchupflaske. Plasser flasken i en beholder med varmt vann. Å plassere en stein i bunnen av flasken vil hjelpe til med å veie den ned. Vent et øyeblikk til flasken blir varm. Du vil legge merke til at når luften inne i flasken blir varm, begynner ballongen å utvide seg. Dette fordi luften inne i flasken har utvidet seg.
Ballong og stearinlys
Dette eksperimentet er en flott oppfølging av det grunnleggende eksperimentet med ballongutvidelse. Spreng en ballong og bind av enden. Plasser det over et brennende lys og vent til det eksploderer. Luften inne utvidet seg raskt og spratt ballongen. Nå blåser du opp en annen ballong og fyller den delvis med vann før du binder av enden. Legg ballongen over lyset. Det vil ikke poppe fordi vannet inne i ballongen absorberer varmen. Fordi vannet absorberer varmen, ekspanderer ikke luften og holder ballongen intakt.