Vid någon tidpunkt i din grundutbildning har du förmodligen hört talas om den grundläggande regeln att varm luft stiger. Det här är lätt att komma ihåg, men orsaken kanske inte är det. Varm luft stiger på grund av termisk expansion, vars principer kan testas genom ett antal enkla experiment. Expansionsexperiment för värme är lämpliga för barn, men experiment som använder eld eller andra värmekällor bör endast genomföras under överinseende av en förälder, lärare eller annan betrodd vuxen.
Dansande molekyler
Temperatur skapas genom "atans" av atomer och molekyler. När de utsätts för den energi som värmen tillhandahåller blir de upprörda och rör sig och tar mer utrymme än om de fortfarande var. Detta kan testas genom att applicera värme under en miniatyr varmluftsballong eller fallskärm. När luftens molekyler sprider sig och dansar på detta sätt blir luften lättare och stiger. Det är så vi kan säga att molekylerna blir upprörda vid uppvärmning.
Ring och boll
Luft är inte det enda som expanderar vid uppvärmning. Metaller genomgår också termisk expansion. För detta experiment måste du köpa en boll- och ringapparat. Satsen innehåller två skruvmejselliknande handtag. I slutet av en är en metallkula. I slutet av den andra finns en ring genom vilken bollen bara knappt passar. Denna apparat finns i både vetenskapliga butiker och online. För in bollen genom ringen. Flytta den fram och tillbaka för att visa att bollen enkelt rör sig in och ut ur hålet. Sätt in bollen igen och värm upp den med ett ljus eller tändare. När den är uppvärmd, försök ta bort den från ringen. Du kommer att upptäcka att bollen har expanderat och inte kommer att kunna passera genom ringen förrän den har svalnat.
Ballong Expansion
Ta en ballong och sträck öppningen över toppen av en tom ketchupflaska. Placera flaskan i en behållare med varmt vatten. Att placera en sten i flaskans botten hjälper till att väga ner den. Vänta en minut eller så tills flaskan värms upp. Du kommer att märka att när luften inuti flaskan värms börjar ballongen expandera. Detta beror på att luften inne i flaskan har expanderat.
Ballong och ljus
Detta experiment är en bra uppföljning av det grundläggande ballongsexpansionsexperimentet. Spräng en ballong och binda av änden. Placera det ovanför ett brinnande ljus och vänta tills det exploderar. Luften inuti expanderade snabbt och sprängde ballongen. Nu spränger du upp en ny ballong och fyller upp den delvis med vatten innan du binder av änden. Placera ballongen över ljuset. Det dyker inte upp eftersom vattnet i ballongen absorberar värmen. Eftersom vattnet absorberar värmen expanderar inte luften och håller ballongen intakt.