Les projets scientifiques sur la façon dont l'eau chaude et froide change un ballon permettent aux élèves d'explorer les concepts de densité de la matière, de pression atmosphérique et de tension superficielle. Quand un ballon est exposé à la chaleur ou au froid, le gaz à l'intérieur du caoutchouc va se dilater ou se contracter. Le changement de la taille du ballon devient un indicateur visuel de la variation de la pression de l'air. L'ajout d'eau chaude et froide à une expérience permet également aux élèves d'explorer les propriétés des liquides.
Pression atmosphérique
Étudiez la pression de l'air dans une expérience simple avec un ballon, une bouteille et une casserole de eau. Gonflez le ballon, mais ne le nouez pas. Étirez-le sur la bouche d'une bouteille vide. Placez la bouteille dans une casserole remplie d'eau chaude. Laissez cette expérience seule pendant quelques minutes, et revenez observer le changement de la taille du ballon. Notez que l'air chaud à l'intérieur de la bouteille s'est déplacé dans le ballon, provoquant le gaz à l'intérieur du ballon de se réchauffer. Observez comment les molécules de gaz chauffées se repoussent, forçant le ballonnet à se dilater.
Expansion et contraction de l'air
Mesurez les changements de taille d'un ballonnet lorsqu'il est exposé à des environnements chauds et froids. Rassemblez trois ballons identiques, un thermomètre et un ruban à mesurer. Gonflez les ballons. Mesurez la température ambiante, puis mesurez la circonférence des ballons. Considérez que l'eau peut se transformer en gaz ou en solide selon la température. Utilisez une douche dans une petite salle de bains pour créer un environnement rempli de vapeur. Mesurez la température de la salle de bain et placez les trois ballons dans l'air chaud. Attendez environ 10 minutes ou jusqu'à ce que vous remarquiez que les ballons se dilatent. Mesurez leurs circonférences. Retour les ballons à la température ambiante, ce qui devrait prendre environ 20 minutes. Mesurez la température d'une grande glacière. Mettez les ballons dans l'air givré. Attendez 10 minutes, retirez les ballons, puis mesurez leur circonférence. Considérez comment l'air chaud occupe plus d'espace que l'air froid, en tenant compte des changements de taille d'un ballon lorsqu'il est placé dans des environnements avec des températures variables.
Mélanger l'eau chaude et froide
Etudiez ce qui arrive à un ballon quand l'eau chaude et froide sont mélangées. Rassemblez deux bocaux étroits et une carte en plastique qui peut être glissée entre les bocaux pour empêcher l'eau de s'écouler d'un bocal à l'autre. Versez de l'eau chaude dans un bocal et de l'eau froide dans l'autre. Placez la carte sur la bouche du pot chaud et inverser le pot sur le pot froid, puis rapidement glisser la carte. Collez un ballon sur la bouche du pot froid. Mesurer la circonférence du ballon quand il atteint son diamètre maximal. Répétez l'expérience. Cependant, inverser le pot d'eau froide sur le chaud. Observez la différence dans la taille des deux ballons, même si vous utilisez les mêmes quantités d'eau chaude et froide. Expliquez comment un changement de procédure fait varier la température de la surface de l'eau, ce qui affecte la taille du ballon.
Fronts chauds et froids
Utilisez des ballons et de l'eau chaude et froide pour explorer les événements météorologiques, comme quand un front chaud rencontre un front froid. Rassemblez deux pots et le colorant alimentaire. Versez de l'eau chaude dans un bocal et de l'eau froide dans l'autre. Utilisez le colorant alimentaire pour étiqueter les bocaux, puis combinez le contenu des bocaux dans un bol. Observez et notez comment le même liquide se mélange à deux températures différentes. Rassemblez deux ballons. Remplissez-en un avec de l'eau froide et l'autre avec de l'eau chaude. Dessine un bain chaud. Placez les ballons d'eau dans la baignoire et observez leur mouvement. Observez comment les ballons se repoussent comme de l'huile et de l'eau. Considérez comment le ballon froid coule en raison de sa plus grande densité.
