湯たんぽの上で風船が膨らむのはなぜですか?

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著者: John Stephens
作成日: 22 1月 2021
更新日: 20 11月 2024
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熱気球

ボトルを途中で非常にお湯で満たしてから、風船を上から伸ばした場合、風船は数分でわずかに膨らみます。空のボトルの上に風船を伸ばして、そのボトルをお湯の入ったボウルに入れると、同じことが起こります。風船を膨らませるのは水ではなく、水の熱です。あなたはそれを知らないかもしれませんが、あなたは実際にあなた自身の熱気球を作成しています。

熱とは?

ボトル内の空気がお湯の近くに置かれると(ボトルに水を追加するか、ボウルに水を入れることにより)、空気は水から熱の一部を吸収します。熱は、分子の動きの測定値です。温度が高いほど、分子は空気中をより速く動き回ります。

ガスを加熱する

固体は、固体である限りほぼ同じサイズを維持し、液体は液体である限り同じことを行います。しかし、ガスはいけません。ガス内の分子は結合していません。それらが加熱されると、それらは広がり、より高い速度で全方向に飛行します。上部にバルーンの付いたボトルなどの容器に入れておくと、容器の側面をより強く打ちます。

圧力と膨張

空気中の分子は常に圧力を生み出しています。無数の分子が毎秒あらゆるものに衝突し、一定の力を生み出します。バルーン内の空気が加熱される前に、内部の分子は外部の分子と同じくらいの圧力を作り出します。つまり、バルーンは平衡状態を保ち、膨張も収縮もしません。しかし、それらが加熱されると、内部の分子はより大きな力で動き始めます。それらはより多くの圧力を作成し、圧力が等しくなるまでバルーンを外側に拡張させます。