Περιεχόμενο
Τα επιστημονικά έργα σχετικά με το πώς το ζεστό ή κρύο νερό επηρεάζει ένα μπαλόνι επιτρέπει στους μαθητές να εξερευνήσουν τις έννοιες της πυκνότητας της ύλης, της πίεσης του αέρα και της επιφανειακής τάσης. Όταν ένα μπαλόνι εκτίθεται σε θερμότητα ή κρύο, το αέριο στο εσωτερικό του διαστέλλεται ή συστέλλεται. Η αλλαγή στο μέγεθος του μπαλονιού είναι μια οπτική εξήγηση της αλλαγής στην πίεση του αέρα. Η προσθήκη ζεστού ή κρύου νερού σε ένα πείραμα επιτρέπει επίσης στους μαθητές να εξερευνήσουν τις ιδιότητες των υγρών.
Πίεση αέρα
Διερευνήστε την πίεση του αέρα σε ένα απλό πείραμα με ένα μπαλόνι, ένα μπουκάλι και ένα δοχείο ζεστού νερού. Φουσκώστε το μπαλόνι, αλλά μην το δέσετε. Τεντώστε το πάνω από το στόμα ενός άδειου μπουκαλιού. Τοποθετήστε το μπουκάλι στο δοχείο με το ζεστό νερό. Αφήστε αυτό το πείραμα για λίγα λεπτά και μετά επιστρέψτε για να παρατηρήσετε το μέγεθος του μπαλονιού. Σημειώστε ότι το καυτό αέριο μέσα στη φιάλη έχει μετακινηθεί στο μπαλόνι, καθιστώντας το πιο ζεστό. Παρατηρήστε πώς τα μόρια θερμαινόμενου αερίου απωθούν το ένα το άλλο, αναγκάζοντας το μπαλόνι να διογκωθεί.
Διαστολή και συστολή αέρα
Μετρήστε τις αλλαγές στο μέγεθος ενός μπαλονιού όταν εκτίθεται σε κρύο ή ζεστό περιβάλλον. Συνδέστε τρία ίδια μπαλόνια, ένα θερμόμετρο και μια μεζούρα. Φουσκώστε τα μπαλόνια. Μετρήστε τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και την περιφέρεια των μπαλονιών. Σκεφτείτε ότι το νερό μπορεί να γίνει στερεό ή αέριο ανάλογα με τη θερμοκρασία. Χρησιμοποιήστε ένα ντους σε ένα μικρό μπάνιο και τοποθετήστε τα τρία μπαλόνια στον ζεστό αέρα. Περιμένετε περίπου 10 λεπτά έως ότου παρατηρήσετε ότι τα μπαλόνια έχουν επεκταθεί. Μετρήστε τις περιφέρειές σας. Επιστρέψτε τα μπαλόνια σε θερμοκρασία δωματίου, η οποία θα διαρκέσει περίπου 20 λεπτά. Μετρήστε τη θερμοκρασία σε ένα παγοκιβώτιο. Τοποθετήστε τα μπαλόνια στον κρύο αέρα. Περιμένετε 10 λεπτά, αφαιρέστε τα μπαλόνια και μετρήστε τις περιφέρειές τους. Σκεφτείτε πώς ο ζεστός αέρας καταλαμβάνει περισσότερο χώρο από τον κρύο αέρα, υπολογίζοντας τις αλλαγές μεγέθους του μπαλονιού όταν τοποθετούνται σε περιβάλλοντα με διαφορετικές θερμοκρασίες.
Ανάμιξη ζεστού και κρύου νερού
Διερευνήστε τι συμβαίνει σε ένα μπαλόνι όταν αναμιγνύονται ζεστό και κρύο νερό. Συνδέστε δύο λεπτά βάζα και μια πλαστική κάρτα που μπορούν να τοποθετηθούν ανάμεσά τους, αποτρέποντας την ανάμιξη του περιεχομένου τους. Βάλτε ζεστό νερό σε ένα από τα βάζα και κρύο νερό σε ένα άλλο. Τοποθετήστε την κάρτα πάνω από αυτήν που περιέχει ζεστό νερό και γυρίστε την πάνω από αυτήν με κρύο νερό και, στη συνέχεια, αφαιρέστε την κάρτα. Συνδέστε ένα μπαλόνι στο στόμα του βάζου κρύου νερού. Μετρήστε την περιφέρεια όταν φτάσετε στη μέγιστη διάμετρο. Επαναλάβετε το πείραμα, ωστόσο, αναστρέψτε τη στάμνα κρύου νερού πάνω από τη στάμνα ζεστού νερού. Σημειώστε τη διαφορά στο μέγεθος των δύο μπαλονιών, παρά τη χρήση των ίδιων ποσοτήτων ζεστού και κρύου νερού. Εξηγήστε πώς μια αλλαγή στη διαδικασία προκαλεί μεταβολή της θερμοκρασίας στην επιφάνεια του νερού, επηρεάζοντας το μέγεθος του μπαλονιού.
Κρύο και ζεστό μέτωπο
Χρησιμοποιήστε μπαλόνια ζεστού και κρύου νερού για να εξερευνήσετε καιρικά φαινόμενα, όπως όταν ένα ζεστό μέτωπο συναντά ένα κρύο μέτωπο. Προσθέστε δύο βάζα και χρωματισμό τροφίμων. Βάλτε ζεστό νερό σε ένα βάζο και κρύο νερό στο άλλο. Χρησιμοποιήστε χρωματισμό τροφίμων για να προσδιορίσετε τα βάζα και στη συνέχεια συνδυάστε το περιεχόμενό τους σε ένα μπολ. Παρατηρήστε και καταγράψτε πώς αναμιγνύεται το ίδιο υγρό σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Πάρτε δύο μπαλόνια. Γεμίστε το ένα με κρύο νερό και το άλλο με ζεστό νερό. Γεμίστε μια μπανιέρα με ζεστό νερό και τοποθετήστε τα δύο μπαλόνια σε αυτό. Παρατηρήστε πώς κινούνται. Συνειδητοποιήστε ότι απωθούν όπως το λάδι και το νερό. Σκεφτείτε ότι το μπαλόνι κρύου νερού βυθίζεται λόγω της υψηλότερης πυκνότητάς του.
