I progetti scientifici su come l'acqua calda e fredda cambia un palloncino consentono agli studenti di esplorare i concetti di densità della materia, pressione dell'aria e tensione superficiale. Quando un pallone è esposto al calore o al freddo, il gas all'interno della gomma si espanderà o si contrarrà. Il cambiamento delle dimensioni del pallone diventa un indicatore visivo del cambiamento della pressione dell'aria. L'aggiunta di acqua calda e fredda a un esperimento consente inoltre agli studenti di esplorare le proprietà dei liquidi.

Pressione dell'aria

Indagare la pressione dell'aria in un semplice esperimento con un palloncino, una bottiglia e una padella calda acqua. Gonfia il palloncino, ma non annodarlo. Stendilo sulla bocca di una bottiglia vuota. Metti la bottiglia in una padella piena d'acqua calda. Lascia questo esperimento da solo per alcuni minuti e torna a osservare il cambiamento delle dimensioni del fumetto. Si noti che l'aria calda all'interno della bottiglia si è spostata nel palloncino, facendo sì che il gas all'interno del palloncino si riscaldi. Osserva come le molecole di gas riscaldate si respingono a vicenda, costringendo il palloncino ad espandersi.

Espansione e contrazione dell'aria

Misura i cambiamenti delle dimensioni di un palloncino quando esposti a ambienti caldi e freddi. Raccogli tre palloncini identici, un termometro e un metro a nastro. Gonfia i palloncini. Misurare la temperatura della stanza, quindi misurare la circonferenza dei palloncini. Considera che l'acqua può trasformarsi in gas o in un solido a seconda della temperatura. Usa una doccia in un piccolo bagno per creare un ambiente pieno di vapore. Misurare la temperatura del bagno e posizionare i tre palloncini in aria calda. Attendi circa 10 minuti o finché non noti che i palloncini si espandono. Misura le loro circonferenze. Restituire i palloncini a temperatura ambiente, che dovrebbe richiedere circa 20 minuti. Misurare la temperatura di una grande ghiacciaia. Metti i palloncini in aria gelida. Attendere 10 minuti, rimuovere i palloncini e quindi misurare le loro circonferenze. Considerare in che modo l'aria calda occupa più spazio rispetto all'aria fredda, tenendo conto dei cambiamenti delle dimensioni di un palloncino quando è collocata in ambienti con temperature variabili.

Miscelazione di acqua calda e fredda

Indagare su cosa succede a un pallone quando si mescolano acqua calda e fredda. Raccogli due vasetti stretti e una carta di plastica che può essere infilata tra i vasi per impedire che l'acqua fuoriesca da un barattolo all'altro. Versare acqua calda in un barattolo e acqua fredda nell'altro. Posiziona la scheda sulla bocca del barattolo caldo e capovolgi il barattolo sopra quello freddo, quindi fai scivolare rapidamente la carta. Attaccare un palloncino sulla bocca del barattolo freddo. Misurare la circonferenza del palloncino quando raggiunge il suo diametro massimo. Ripeti l'esperimento; tuttavia, capovolgere il barattolo di acqua fredda su quello caldo. Osservare la differenza delle dimensioni dei due palloncini anche se si utilizzano le stesse quantità di acqua calda e fredda. Spiega come un cambiamento nella procedura causa la variazione della temperatura della superficie dell'acqua, che influisce sulle dimensioni del palloncino.

Frontali caldi e freddi

Usa palloncini e acqua calda e fredda per esplorare gli eventi meteorologici, come quando un fronte caldo incontra un fronte freddo. Raccogli due barattoli e coloranti alimentari. Versare acqua calda in un barattolo e acqua fredda nell'altro. Usa coloranti alimentari per etichettare i vasetti e poi unisci il contenuto dei vasetti in una ciotola. Osserva e registra come si mescola lo stesso liquido a due diverse temperature. Raccogli due palloncini. Riempi uno con acqua fredda e l'altro con acqua calda. Disegna un bagno caldo. Metti i palloncini d'acqua nella vasca e osserva come si muovono. Osserva come i palloncini si respingono a vicenda come olio e acqua. Considerare come il pallone freddo affonda a causa della sua maggiore densità.