Hvad vil der ske med en ballon, der er strækket over mundingen af ​​en tom flaske, når der placeres i varmt vand, forklarer alle energioverførsler?

Videnskaben bag det

Dette er en klassisk demonstration af forholdet mellem temperatur, volumen og tryk på en gas. Her er sammenbruddet:

1. starttilstand: Flasken indeholder luft ved stuetemperatur. Ballonen strækkes over åbningen og skaber et forseglet system.

2. Varmeoverførsel: Når flasken anbringes i varmt vand, overføres varmeenergi fra vandet til luften inde i flasken.

3. Øget molekylær bevægelse: Denne varmeenergi får luftmolekylerne inde i flasken til at bevæge sig hurtigere og kollidere oftere med væggene på flasken og ballonen.

4. Øget tryk: De øgede kollisioner resulterer i en stigning i trykket inde i flasken.

5. Volumenudvidelse: Fordi ballonen er fleksibel, kan den udvides til at imødekomme det øgede tryk. Luften inde i flasken udvides og skubber ballonen udad.

Energioverførsler:

* Varmeoverførsel: Den primære energioverførsel er varme, der bevæger sig fra det varme vand til luften inde i flasken. Dette kaldes ledning Når varmen bevæger sig gennem direkte kontakt.

* kinetisk energi: Varmeenergien absorberes af luftmolekylerne, hvilket øger deres kinetiske energi (bevægelsesenergi). Dette er grunden til, at molekylerne bevæger sig hurtigere.

* tryk: Luftmolekylernes øgede kinetiske energi fører til hyppigere og kraftige kollisioner med flaskens vægge og ballonen, hvilket øger trykket.

* Potentiel energi: Ballonen udvides og opbevarer potentiel energi, når den strækker sig mod luften indeni.

Hvad sker der med ballonen:

Ballonen vil synligt oppustes, når luften inde i flasken udvides. Omfanget af inflationen afhænger af temperaturen på vandet, størrelsen på flasken og ballonens elasticitet.

Vigtig note: Hvis flasken er forseglet tæt, og ballonen er stærk nok, kan trykket indeni stige til et punkt, hvor ballonen brister. Dette er et sikkerhedsmæssigt problem, så vær forsigtig med dette eksperiment!