Wetenschapsprojecten over hoe warm en koud water een ballon veranderen laten studenten de concepten van de dichtheid van materie, luchtdruk en oppervlaktespanning verkennen. Wanneer een ballon wordt blootgesteld aan hitte of kou, zal het gas in het rubber uitzetten of samentrekken. De verandering in de grootte van de ballon wordt een visueel meetinstrument voor de verandering in luchtdruk. Het toevoegen van warm en koud water aan een experiment stelt studenten ook in staat om de eigenschappen van vloeistoffen te onderzoeken.

Luchtdruk

Onderzoek luchtdruk in een eenvoudig experiment met één ballon, een fles en een hete pan water. Pomp de ballon op, maar knoop hem niet vast. Strek het uit over de monding van een lege fles. Plaats de fles in een pan gevuld met heet water. Laat dit experiment een paar minuten met rust, en keer terug om de verandering in de grootte van de ballon te observeren. Merk op dat de hete lucht in de fles in de ballon is terechtgekomen, waardoor het gas in de ballon warmer wordt. Observeer hoe de verwarmde gasmoleculen elkaar afstoten, waardoor de ballon uitzet.

Luchtuitbreiding en samentrekking

Meet de veranderingen in de grootte van een ballon bij blootstelling aan warme en koude omgevingen. Verzamel drie identieke ballonnen, een thermometer en een meetlint. Pomp de ballonnen op. Meet de kamertemperatuur en meet vervolgens de omtrek van de ballonnen. Overweeg dat water afhankelijk van de temperatuur in gas of een vaste stof kan veranderen. Gebruik een douche in een kleine badkamer om een ​​omgeving vol stoom te creëren. Meet de temperatuur van de badkamer en plaats de drie ballonnen in de hete lucht. Wacht ongeveer 10 minuten of tot je merkt dat de ballonnen uitzetten. Meet hun omtrekken. Zet de ballonnen terug op kamertemperatuur, dit zou ongeveer 20 minuten moeten duren. Meet de temperatuur van een grote ijsbak. Zet de ballonnen in bevroren lucht. Wacht 10 minuten, verwijder de ballonnen en meet vervolgens hun omtrekken. Overweeg hoe warme lucht meer ruimte inneemt dan koude lucht, rekening houdend met veranderingen in de grootte van een ballon bij plaatsing in omgevingen met variërende temperaturen.

Heet en koud water mengen

Onderzoek wat er gebeurt met een ballon wanneer warm en koud water worden gemengd. Verzamel twee smalle potten en een plastic kaart die tussen de potten kan worden geschoven om te voorkomen dat water uit de ene pot in de andere lekt. Giet heet water in een pot en koud water in de andere. Plaats de kaart over de opening van de hete pot en draai de pot over de koude, en laat de kaart vervolgens snel uit de kaart glijden. Plak een ballon over de mond van de koude pot. Meet de omtrek van de ballon wanneer deze de maximale diameter bereikt. Herhaal het experiment; keer echter de pot koud water om over de hete. Let op het verschil in de grootte van de twee ballonnen, ook al gebruik je dezelfde hoeveelheden warm en koud water. Leg uit hoe een verandering in de procedure ervoor zorgt dat de temperatuur van het wateroppervlak varieert, wat van invloed is op de grootte van de ballon.

Hete en koude fronten

Gebruik ballonnen en warm en koud water om weersomstandigheden te verkennen, zoals wanneer een warm front een koud front raakt. Verzamel twee potten en voedselkleuring. Giet heet water in een pot en koud water in de andere. Gebruik voedselkleuring om de potten te labelen en combineer vervolgens de inhoud van de potten in een schaal. Observeer en registreer hoe dezelfde vloeistof bij twee verschillende temperaturen zich vermengt. Verzamel twee ballonnen. Vul een met koud water en de andere met heet water. Teken een heet bad. Plaats de waterballonnen in het bad en kijk hoe ze bewegen. Observeer hoe de ballonnen elkaar afstoten zoals olie en water. Overweeg hoe de koude ballon zakt door zijn grotere dichtheid.