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Mongolfiera
Se riempi una bottiglia parzialmente con acqua molto calda, quindi allunga un palloncino sopra, il pallone si gonfia leggermente nei prossimi minuti. La stessa cosa accade se allunghi un palloncino sopra una bottiglia vuota, quindi metti quella bottiglia in una ciotola di acqua calda. Non è l'acqua, ma il calore nell'acqua che sta facendo gonfiare il palloncino. Potresti non saperlo, ma in realtà stai creando la tua mongolfiera.
Che cos'è il calore?
Quando l'aria nella bottiglia viene posizionata vicino all'acqua calda (aggiungendo l'acqua alla bottiglia o immergendola in una ciotola), l'aria assorbe parte del calore dall'acqua. Il calore è una misura del movimento delle molecole. Più calda è la temperatura, più rapidamente le molecole si muovono all'interno dell'aria.
Riscaldamento di un gas
I solidi rimangono circa della stessa dimensione purché siano solidi e i liquidi fanno la stessa cosa purché siano liquidi. I gas, tuttavia, non lo fanno. Le molecole in un gas non sono legate insieme. Quando sono riscaldati, si diffondono, volando in tutte le direzioni a un ritmo più elevato. Se vengono tenuti in un contenitore, ad esempio una bottiglia con un palloncino in cima, colpiscono i lati del contenitore con più forza.
Pressione ed espansione
Le molecole nell'aria creano sempre pressione. Innumerevoli molecole si scontrano in tutto ogni secondo, creando una forza costante. Prima che l'aria nel palloncino venga riscaldata, le molecole all'interno creano la stessa pressione delle molecole all'esterno, il che significa che il palloncino rimane in equilibrio e non si espande né si contrae. Quando si riscaldano, tuttavia, le molecole interne iniziano a muoversi con più forza. Creano più pressione, facendo espandere il palloncino verso l'esterno fino a quando la pressione non si uniforma.