Зміст

• Тиск повітря
• Розширення та стиснення повітря
• Змішування гарячої та холодної води
• Холодний і гарячий фронти

Наукові проекти щодо впливу гарячої або холодної води на повітряну кулю дозволяють студентам дослідити поняття щільності речовини, тиску повітря та поверхневого натягу. Коли аеростат піддається впливу тепла або холоду, газ всередині нього розширюється або стискається. Зміна розміру аеростата є наочним поясненням зміни тиску повітря. Додавання до експерименту гарячої або холодної води також дозволяє студентам дослідити властивості рідин.

Тиск повітря

Дослідіть тиск повітря за допомогою простого експерименту з повітряною кулею, пляшкою та ємністю з гарячою водою. Надуйте повітряну кулю, але не зав'язуйте її. Натягніть його на горловину порожньої пляшки. Помістіть пляшку в ємність з гарячою водою. Залиште цей експеримент на кілька хвилин, а потім поверніться, щоб спостерігати за розміром повітряної кулі. Зверніть увагу, що гарячий газ всередині пляшки перемістився в аеростат, роблячи його теплішим. Поспостерігайте, як нагріті молекули газу відштовхуються, змушуючи аеростат розширюватися.

Розширення та стиснення повітря

Виміряйте зміни розміру аеростата під впливом холодного або гарячого середовища. З’єднайте три однакові повітряні кульки, термометр і мірну стрічку. Надуйте повітряні кулі. Виміряйте температуру навколишнього середовища та окружність повітряних куль. Враховуйте, що вода може стати твердою або газоподібною залежно від температури. Скористайтеся душем у маленькій ванній кімнаті і поставте три повітряні кулі на гаряче повітря. Зачекайте близько 10 хв, поки не помітите, що повітряні кулі розширилися. Виміряйте окружність. Поверніть повітряні кулі до кімнатної температури, що має зайняти близько 20 хв. Виміряйте температуру в крижаній коробці. Помістіть повітряні кулі на холодне повітря. Зачекайте 10 хв, вийміть повітряні кулі та виміряйте їх окружність. Поміркуйте, як гаряче повітря займає більше місця, ніж холодне, підраховуючи зміни розміру аеростата, коли він розміщений в середовищі з різними температурами.

Змішування гарячої та холодної води

Дослідіть, що відбувається з повітряною кулею при змішуванні гарячої та холодної води. З’єднайте дві тонкі банки та пластикову картку, яку можна помістити між ними, не даючи їх вмісту змішуватися. Помістіть гарячу воду в одну з банок, а холодну в іншу. Покладіть картку на ту, що містить гарячу воду, і переверніть її на холодну, а потім вийміть карту. Прикріпіть повітряну кулю до гирла банки з холодною водою. Виміряйте свою окружність, коли досягнете максимального діаметра. Повторіть експеримент, проте переверніть глечик з холодною водою над глеком з гарячою водою. Зверніть увагу на різницю у розмірі двох повітряних куль, незважаючи на використання однакової кількості гарячої та холодної води. Поясніть, як зміна процесу призводить до того, що температура на поверхні води змінюється, впливаючи на розмір аеростата.

Холодний і гарячий фронти

Використовуйте повітряні кулі з гарячою та холодною водою для дослідження погодних явищ, наприклад, коли спекотний фронт зустрічається з холодним фронтом. Додайте дві банки та харчовий барвник. В одну банку покладіть гарячу воду, а в іншу - холодну. За допомогою харчових барвників визначте банки, а потім змішайте їх вміст у мисці. Поспостерігайте і запишіть, як однакова рідина при різних температурах змішується. Візьміть дві повітряні кулі. Наповніть одну холодною водою, а другу гарячою. Наповніть ванну гарячою водою і помістіть у неї два повітряні кулі. Поспостерігайте, як вони рухаються. Зрозумійте, що вони відштовхуються, як олія та вода. Враховуйте, що повітряна куля з холодною водою тоне через свою більшу щільність.