Vetenskapliga projekt om hur varmt och kallt vatten byter en ballong gör det möjligt för eleverna att utforska begreppen materiens densitet, lufttryck och ytspänning. När en ballong utsätts för värme eller kyla kommer gasen inuti gummit att antingen expandera eller krympa. Förändringen i ballongens storlek blir ett visuellt mått på förändringen av lufttrycket. Tillsätt varmt och kallt vatten till ett experiment gör det också möjligt för eleverna att utforska egenskaperna hos vätskor.
Lufttryck
Undersök lufttrycket i ett enkelt experiment med en ballong, en flaska och en panna med varmt vatten. Blås upp ballongen, men knut den inte. Sträck den över munnen på en tom flaska. Ställ flaskan i en kastrull fylld med varmt vatten. Lämna detta experiment i några minuter och återvänd för att observera förändringen i ballongens storlek. Observera att den heta luften inuti flaskan har flyttat in i ballongen, vilket gör att gasen inuti ballongen blir varmare. Observera hur de uppvärmda gasmolekylerna stöter ut varandra och tvingar ballongen att expandera.
Luftutvidgning och kontraktion
Mät förändringarna i en ballongs storlek när de utsätts för varma och kalla miljöer. Samla ihop tre identiska ballonger, en termometer och ett måttband. Blås upp ballongerna. Mät rumstemperaturen och mät sedan ballongernas omkrets. Tänk på att vatten kan förvandlas till gas eller ett fast ämne beroende på temperaturen. Använd en dusch i ett litet badrum för att skapa en miljö fylld med ånga. Mät temperaturen på badrummet och placera de tre ballongerna i varm luft. Vänta cirka 10 minuter eller tills du märker att ballongerna expanderar. Mät deras omkretsar. Sätt tillbaka ballongerna till rumstemperatur, vilket bör ta cirka 20 minuter. Mät temperaturen på en stor islåda. Sätt ballongerna i frostig luft. Vänta 10 minuter, ta bort ballongerna och mät deras omkrets. Tänk på hur varm luft tar mer utrymme än kall luft och redogör för förändringar i en ballongs storlek när de placeras i miljöer med varierande temperaturer.
Blanda varmt och kallt vatten
Undersök vad som händer med en ballong när varmt och kallt vatten blandas. Samla ihop två smala burkar och ett plastkort som kan glida mellan burkarna för att förhindra att vatten läcker ut från en burk i den andra. Häll varmt vatten i en burk och kallt vatten i den andra. Placera kortet över munnen på den heta burken och vänd burken över den kalla, och dra sedan ut kortet snabbt. Stick en ballong över munnen på den kalla burken. Mät ballongens omkrets när den når sin maximala diameter. Upprepa experimentet; Vänd emellertid burken med kallt vatten över den heta. Observera skillnaden i storleken på de två ballongerna även om du använder samma mängder varmt och kallt vatten. Förklara hur en ändring av proceduren får temperaturen på vattenytan att variera, vilket påverkar ballongens storlek.
Varma och kalla fronter
Använd ballonger och varmt och kallt vatten för att utforska väderhändelser, till exempel när en varm front möter en kallfront. Samla två burkar och färgämnen. Häll varmt vatten i en burk och kallt vatten i den andra. Använd livsmedelsfärgning för att märka burkarna och kombinera sedan innehållet i burkarna i en skål. Observera och registrera hur samma vätska vid två olika temperaturer blandas. Samla två ballonger. Fyll en med kallt vatten och den andra med varmt vatten. Rita ett varmt bad. Placera vattenballongerna i badkaret och observera hur de rör sig. Observera hur ballongerna stöter ut varandra som olja och vatten. Tänk på hur den kalla ballongen sjunker på grund av dess större densitet.
