Vetenskapen bakom den
Detta är en klassisk demonstration av förhållandet mellan temperatur, volym och tryck på en gas. Här är uppdelningen:
1. Inledande tillstånd: Flaskan innehåller luft vid rumstemperatur. Ballongen är sträckt över öppningen och skapar ett förseglat system.
2. Värmeöverföring: När flaskan placeras i varmt vatten överförs värmeenergi från vattnet till luften inuti flaskan.
3. Ökad molekylrörelse: Denna värmeenergi får luftmolekylerna inuti flaskan att röra sig snabbare och kolliderar oftare med väggarna i flaskan och ballongen.
4. Ökat tryck: De ökade kollisionerna resulterar i en ökning av trycket inuti flaskan.
5. Volymutvidgning: Eftersom ballongen är flexibel kan den expandera för att rymma det ökade trycket. Luften inuti flaskan expanderar och skjuter ballongen utåt.
Energiöverföringar:
* Värmeöverföring: Den primära energiöverföringen är värme som rör sig från det varma vattnet till luften inuti flaskan. Detta kallas ledning När värmen rör sig genom direktkontakt.
* kinetisk energi: Värmeenergin absorberas av luftmolekylerna, vilket ökar deras kinetiska energi (rörelseenergi). Det är därför molekylerna rör sig snabbare.
* Tryck: Den ökade kinetiska energin i luftmolekylerna leder till mer frekventa och kraftfulla kollisioner med väggarna i flaskan och ballongen, vilket ökar trycket.
* Potentiell energi: Ballongen expanderar och lagrar potentiell energi när den sträcker sig mot luftens tryck inuti.
Vad händer med ballongen:
Ballongen kommer synligt att blåsa upp när luften inuti flaskan expanderar. Inflationens omfattning beror på vattentemperaturen, flaskans storlek och elasticiteten på ballongen.
Viktig anmärkning: Om flaskan förseglas tätt och ballongen är tillräckligt stark, kan trycket inuti öka till en punkt där ballongen spricker. Detta är ett säkerhetsproblem, så var försiktig med detta experiment!
