Θερμότητα, συστολή αέρα: μπαλόνι στο μπουκάλι

 


Για την πρόκληση του ίδιου αποτελέσματος στη βιβλιογραφία, συνήθως, προτείνεται πείραμα όπου το μπουκάλι περιέχει αρχικά αέρα σε θερμοκρασία δωματίου και στη συνέχεια τοποθετείται σε ψυγείο. Η μορφή στην οποία προτείνεται εδώ το πείραμα έχει το πλεονέκτημα ότι αφενός δεν απαιτεί τη χρήση ψυγείου και αφετέρου είναι συνεχώς άμεσα ορατό και απαιτεί σχετικά λίγο χρόνο για την επίδειξή του.

Ερμηνεία: Αρχικά, όταν με το μπαλόνι κλείσει το στόμιο του μπουκαλιού, η πίεση μέσα στο μπουκάλι είναι ίση με την ατμοσφαιρική. Όταν ο αέρας μέσα στο μπουκάλι αρχίσει σταδιακά να κρυώνει, η πίεση, σε κάθε σημείο μέσα στο μπουκάλι, σταδιακά μειώνεται. Η διαφορά πιέσεων μέσα και έξω από το μπουκάλι οδηγεί στην ανάπτυξη πιεστικών δυνάμεων που ωθούν το μπαλόνι στο εσωτερικό του μπουκαλιού. Στην κατάσταση ισορροπίας, αν παραβλέψουμε την ελαστική τάση της μεμβράνης του μπαλονιού, η πίεση στο εσωτερικό του μπουκαλιού είναι ίση με την ατμοσφαιρική πίεση.

Σε μικρότερες τάξεις, που τα παιδιά δεν έχουν διδαχθεί την έννοια πίεση, το φαινόμενο μπορεί να ερμηνευτεί με τη συστολή του αέρα: Ο αέρας στο εσωτερικό του μπουκαλιού κρυώνει και συστέλλεται, καταλαμβάνοντας έτσι μικρότερο χώρο. Ο χώρος αυτός θα καταληφθεί από το εισερχόμενο μπαλόνι.

Σχόλια