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Wissenschaftliche Projekte darüber, wie heißes oder kaltes Wasser einen Ballon beeinflusst, ermöglichen es den Schülern, die Konzepte von Materiedichte, Luftdruck und Oberflächenspannung zu erforschen. Wenn ein Ballon Hitze oder Kälte ausgesetzt ist, dehnt sich das darin enthaltene Gas aus oder zieht sich zusammen. Die Änderung der Ballongröße ist eine visuelle Erklärung für die Änderung des Luftdrucks. Durch Hinzufügen von heißem oder kaltem Wasser zu einem Experiment können die Schüler auch die Eigenschaften von Flüssigkeiten untersuchen.
Luftdruck
Untersuchen Sie den Luftdruck in einem einfachen Experiment mit einem Ballon, einer Flasche und einem Behälter mit heißem Wasser. Blasen Sie den Ballon auf, aber binden Sie ihn nicht fest. Strecken Sie es über den Mund einer leeren Flasche. Stellen Sie die Flasche mit heißem Wasser in den Behälter. Verlassen Sie dieses Experiment für einige Momente und gehen Sie dann zurück, um die Größe des Ballons zu beobachten. Beachten Sie, dass das heiße Gas in der Flasche in den Ballon gelangt ist und ihn wärmer macht. Beobachten Sie, wie sich die erhitzten Gasmoleküle gegenseitig abstoßen und den Ballon zur Expansion zwingen.
Luftexpansion und -kontraktion
Messen Sie Änderungen in der Größe eines Ballons, wenn Sie kalten oder heißen Umgebungen ausgesetzt sind. Verbinden Sie drei identische Ballons, ein Thermometer und ein Maßband. Blasen Sie die Luftballons auf. Messen Sie die Umgebungstemperatur und den Umfang der Ballons. Beachten Sie, dass das Wasser je nach Temperatur fest oder gasförmig werden kann. Verwenden Sie eine Dusche in einem kleinen Badezimmer und stellen Sie die drei Luftballons an die heiße Luft. Warten Sie ca. 10 Minuten, bis Sie feststellen, dass sich die Ballons ausgedehnt haben. Messen Sie Ihren Umfang. Bringen Sie die Ballons wieder auf Raumtemperatur, was ungefähr 20 Minuten dauern sollte. Messen Sie die Temperatur in einer Eisbox. Legen Sie die Luftballons in die kalte Luft. Warten Sie 10 Minuten, entfernen Sie die Ballons und messen Sie ihren Umfang. Überlegen Sie, wie heiße Luft mehr Platz einnimmt als kalte Luft, und zählen Sie die Größenänderungen des Ballons in Umgebungen mit unterschiedlichen Temperaturen.
Heißes und kaltes Wasser mischen
Untersuchen Sie, was mit einem Ballon passiert, wenn heißes und kaltes Wasser gemischt werden. Verbinden Sie zwei dünne Gläser und eine Plastikkarte, die zwischen sie gelegt werden kann, um zu verhindern, dass sich ihr Inhalt vermischt. Geben Sie heißes Wasser in eines der Gläser und kaltes Wasser in ein anderes. Legen Sie die Karte über die mit heißem Wasser und drehen Sie sie mit kaltem Wasser um. Entfernen Sie dann die Karte. Befestigen Sie einen Ballon an der Öffnung des Kaltwasserbehälters. Messen Sie Ihren Umfang, wenn Sie den maximalen Durchmesser erreichen. Wiederholen Sie den Versuch, drehen Sie jedoch den Krug mit kaltem Wasser über den Krug mit heißem Wasser. Beachten Sie den Unterschied in der Größe der beiden Ballons, obwohl Sie gleich viel heißes und kaltes Wasser verwenden. Erklären Sie, wie eine Änderung des Prozesses dazu führt, dass die Temperatur auf der Wasseroberfläche variiert und sich auf die Größe des Ballons auswirkt.
Kalt- und Heißfronten
Verwenden Sie Heiß- und Kaltwasserballons, um Wetterereignisse zu erkunden, z. B. wenn eine Heißfront auf eine Kaltfront trifft. Fügen Sie zwei Gläser und Lebensmittelfarbe hinzu. Geben Sie heißes Wasser in ein Glas und kaltes Wasser in das andere. Verwenden Sie Lebensmittelfarbe, um die Gläser zu identifizieren, und kombinieren Sie dann ihren Inhalt in einer Schüssel. Beobachten und notieren Sie, wie sich dieselbe Flüssigkeit bei unterschiedlichen Temperaturen mischt. Nimm zwei Luftballons. Füllen Sie eine mit kaltem Wasser und die andere mit heißem Wasser. Füllen Sie eine Badewanne mit heißem Wasser und legen Sie die beiden Luftballons hinein. Beobachten Sie, wie sie sich bewegen. Erkenne, dass sie sich wie Öl und Wasser abstoßen. Bedenken Sie, dass der Kaltwasserballon aufgrund seiner höheren Dichte sinkt.
