Расширение и сжатие воздуха - опыт с жидким азотом

Очень наглядный опыт! Многие догадываются, что при нагревании вещества увеличиваются в объеме, а при охлаждении – уменьшаются. И не важно, твердое это тело, жидкость или газ. Всё изменяет размер. Вот только в обычной жизни в подобное слабо верится. Наливаешь себе два половника супа, разогреваешь. Как было два, так два и осталось. Да и кастрюля в холодильнике меньше места не станет занимать, когда охладится.

На самом деле объем меняется. Только незначительно, незаметно для человеческого глаза. При нагревании молекулы в веществе становятся более подвижными и начинают отдаляться друг от друга. Расстояние больше – объем больше. При охлаждении, соответственно, наоборот. В твердом веществе самые сильные связи между молекулами, в жидком – послабее, а в газообразном – самые слабые. Вот, и выходит, что газ изменяет объем легче, чем вещества в других агрегатных состояниях.

или

Теперь об условиях. Чем выше температура, тем выше скорость молекул и тем значительнее увеличивается объем. Чем больше скорость охлаждения или нагревания (разница температуры вещества и окружающей среды), тем быстрее будет виден результат.

Обычный воздух в пластиковой бутылке будет в этом опыте главным героем. Шарик – индикатором.

Самое простое и доступное – погрузить конструкцию в кипящую воду, т.е. в среду с температурой около100^оС. Воздух в бутылке нагревается, расширяется, шарик надувается. Дальше возьмем менее распространенную в быту среду – жидкий азот. Можно, конечно, и обычный лед, но тогда будет не так эффектно! Азот кипит при температуре -196^оС. Разница почти 300 градусов. Объем воздуха сокращается в разы. Не то что шарик сдувается – бутылка сжимается! Очень наглядно.

Для закрепления, и дабы вернуть бутылке прежнюю форму, повторим процедуру с нагреванием.

Ну, а конфетти – это так… приятный бонус.

1. Доводим до кипения воду.
2. Надеваем воздушный шарик на горлышко пластиковой бутылки.
3. Помещаем бутылку в сосуд с кипящей водой. Шарик надувается.
4. Переносим бутылку из кипятка в жидкий азот. Шарик сдувается и втягивается внутрь бутылки.
5. Внутрь шарика насыпаем конфетти и снова помещаем в кипящую воду.
6. Шарик вновь надувается с салютом из конфетти.