В какой-то момент своего начального образования вы, вероятно, слышали об основном правиле, согласно которому поднимается горячий воздух. Это легко запомнить, но может и не быть причины. Горячий воздух поднимается вверх из-за теплового расширения, принципы которого можно проверить с помощью ряда простых экспериментов. Эксперименты по тепловому расширению подходят для детей, хотя эксперименты с использованием огня или других источников тепла следует проводить только под наблюдением родителей, учителя или другого взрослого, которому доверяют.
Танцующие молекулы
Температура создается за счет «танцев» атомов и молекул. Когда они подвергаются воздействию энергии тепла, они волнуются и двигаются, занимая больше места, чем если бы они были неподвижны. Это можно проверить, приложив тепло под миниатюрным воздушным шаром или парашютом. Когда молекулы воздуха расходятся и танцуют таким образом, воздух становится светлее и поднимается вверх. Вот как мы можем сказать, что молекулы взволнованы при нагревании.
Кольцо и мяч
Не только воздух расширяется при нагревании. Металлы также подвергаются тепловому расширению. Для этого эксперимента вам нужно будет приобрести аппарат с шариком и кольцом. В комплекте две ручки-отвертки. На конце одного металлический шар. На конце другой - кольцо, через которое мяч едва проходит. Этот аппарат доступен в научных магазинах, а также в Интернете. Вставьте шарик в кольцо. Перемещайте его вперед и назад, чтобы показать, что мяч легко входит и выходит из лунки. Вставьте шар еще раз и нагрейте его свечой или зажигалкой. Как только он нагреется, попробуйте снять его с кольца. Вы обнаружите, что мяч расширился и не сможет пройти через кольцо, пока не остынет.
Расширение воздушного шара
Возьмите воздушный шарик и протяните отверстие над пустой бутылкой из-под кетчупа. Поместите бутылку в емкость с горячей водой. Поместите камень на дно бутылки, чтобы утяжелить ее. Подождите около минуты, чтобы бутылка нагрелась. Вы заметите, что когда воздух внутри бутылки нагревается, воздушный шар начинает расширяться. Это потому, что воздух внутри бутылки расширился.
Воздушный шар и свеча
Этот эксперимент является отличным продолжением основного эксперимента по расширению воздушного шара. Надуйте воздушный шарик и завяжите его конец. Поместите его над горящей свечой и подождите, пока она взорвется. Воздух внутри быстро расширился и лопнул шар. Теперь надуйте другой шарик и наполовину наполните его водой, прежде чем завязать конец. Поместите шар над свечой. Он не лопнет, потому что вода внутри воздушного шара поглощает тепло. Поскольку вода поглощает тепло, воздух не расширяется, сохраняя целостность воздушного шара.