Нагріваємо повітря - вчи фізику!
Що робиться з повітрям при нагріванні? Дещо ти вже про це знаєш. Мильна бульбашка літав тому, що тепле повітря в міхурі був легший за повітря в кімнаті. Хитра змія крутилася біля грубки тому, що тепле повітря піднімався вгору.
Як же це виходить, що при нагріванні повітря легшає? Куди дівається його вага? Зробимо досвід. Візьми пляшку з білого скла, по можливості з тонкими стінками. Підбери до неї щільну пробку. Якщо коркової пробки немає, годиться свіжа морква. Підбери скляну трубку, наприклад, з набору для писання букв, і щільно встав її в отвір пробки. Налий в пляшку трохи води, підфарбованою чорнилом. Нижній кінець трубки повинен бути занурений у воду.
Дізнаєшся цю споруду? Точно з таким ми влаштовували три фонтани. Тільки фонтану тут не буде. Просто, коли ти обхватиш пляшку руками, вода почне підніматися по трубці.
Значить, щось витісняє з пляшки воду, раз вона полізла в трубку! Що ж це таке? Ти, напевно, вже зрозумів, що це знову він, невидимка-повітря. Тепла твоїх рук виявилося досить, щоб повітря нагрілося, розширився і потіснив воду!
Наш досвід не дуже цікавий на перший погляд. У ньому ніщо не крутиться і не крутиться, не летить і не вибухає, що не підстрибує і не б'є фонтаном. Але результат вийшов дуже важливий: при нагріванні повітря розширюється. І розширюється сильно, якщо навіть теплота твоїх рук дала помітний вплив.
А тепер про вагу. Скажімо, був у тебе один літр повітря. І важив цей повітря 1,2 г (одну цілу і дві десятих грама). Стільки приблизно він і важить. А потім ти це повітря нагрів, та так сильно, що він розширився вдвічі і став займати вже не 1 л, а 2. Скільки ж він тепер важить? Так ті ж самі 1,2 м Повітря адже нізвідки не прибув і нікуди не відбув. Просто він розширився, став більш рідкісним. Значить, загальна вага нагрітого повітря не змінився.
Що ж тоді змінилося? Змінився вага 1 л. Якщо літр холодного повітря важив 1,2 г, то 2 л гарячого повітря важать ті ж самі 1,2 м Значить, 1 л тепер важить 1,2: 2 = 0,6 м Гаряче повітря став як би легше тому, що він став рідше.
Насправді, для того щоб повітря розширився удвічі, його потрібно нагріти дуже сильно, приблизно до 300 °. У наших дослідах він нагрівається набагато слабкіше. Але все одно: навіть і при невеликому нагріванні повітря на скільки-то розширюється. Значить, кожен літр, навіть кожен кубічний сантиметр його стає хоч трохи легше. І він тепер спливе, підніметься в більш холодному, більш щільному навколишньому повітрі. Він зможе крутити вертушку. Він зможе підняти легеньку оболонку мильної бульбашки. А якщо його буде дуже багато, різниця у вазі виявиться достатньою, щоб підняти цілий монгольф'єр!
Ну, а якщо повітря знову охолодити? Забери долоні від пляшки, через деякий час вода в трубці опуститься і все прийде в попереднє положення. Значить, при охолодженні повітря займає менше місця, він стискається. Це ми з тобою теж вже бачили. Сжавшийся повітря втягнув воду під стакан в досвіді «Сухим з води».
Здрастуй фізика Л.Гальперштейн