Лиза и Павел смотрели по телевизору передачу о природе. Наблюдение за поведением животных велось с воздуха. Но не с вертолета или самолета, которые издают много шума. Наблюдатель находился в корзине, прикрепленной к похожему на разноцветный воздушный шар устройству. Время от времени из корзины в шар поднимались языки пламени. Это был тепловой аэростат (воздушный шар).
- Как тепловой аэростат может удерживаться в воздухе?
При нагревании воздух расширяется, при охлаждении сжимается
a – Пустой воздушный шарик на пластиковой бутылке.
b – Если бутылку нагревать руками, шарик увеличивается в размерах.
c – Если бутылку охладить на воздухе или опустить ее на короткое время в холодную воду, то шарик сдуется.
Частицы веществ, входящих в состав воздуха, при комнатной температуре находятся на определенном расстоянии друг от друга. Чем теплее воздух, тем больше расстояния между частицами (воздух более разреженный). Количество частиц и их масса остаются прежними, но при нагревании частицы занимают больший объем. Следовательно, плотный воздух тяжелее разреженного воздуха.
Опыт
Чтобы это проверить, проведем опыт.
Изготовим простые весы, где вместо чашек закреплены две одинаковые пустые колбы без пробок. Весы уравновешены. Теперь нагреем одну колбу свечой или спиртовкой. Что произойдет и почему?
b – При нагревании одной колбы она поднимается вверх (одной из дополнительных причин движения вверх является циркуляция воздуха вне колбы).
c – Если убрать из-под колбы горящую спиртовку, нагретая колба останется в верхнем положении (при нагревании она стала легче, так как теплый воздух легче холодного).
d – При охлаждении колбы весы уравновешиваются.
a – Зажжем свечу и дадим ей гореть некоторое время. Воздух над свечой нагреется.
b – Потушим свечу и проследим, как теплый воздух (дым) поднимается вверх. Теплый воздух вместе с дымом легче и поднимается вверх. Вокруг свечи воздух нагревается и расширяется. Расширяясь, воздух становится более разреженным и легким. С боковых сторон к свече поступает более тяжелый холодный воздух и вытесняет теплый воздух вверх.
Первый полет на воздушном шаре
Теплый воздух легче холодного, и это свойство воздуха стали использовать более 200 лет назад для полетов на воздушном шаре. 19 сентября 1783 года в небо был запущен шар с прикрепленной к нему корзиной, в которой впервые в истории находились живые существа – овца, утка и петух. Овцу выбрали для полета как наиболее похожую на человека, утку – потому, что подъем на высоту не может ей повредить, а петуха для дополнительного контроля, так как эта птица не летает на большой высоте. Полет прошел успешно, и уже через два месяца на шаре полетели люди.
ЗАПОМНИ!
- Теплый воздух легче холодного.
- Более теплый и легкий воздух движется вверх.
- При нагревании воздух расширяется, при охлаждении сжимается.
Вопросы и задания
- Что происходит с воздухом при нагревании и при охлаждении?
- Почему накачанная велосипедная камера может лопнуть, когда велосипед стоит на жарком солнце?
- Объясни с помощью рисунка, чем различаются плотный и разреженный воздух.
Размышляй и исследуй
Теплый воздух поднимается с земной поверхности вверх. При этом в нем содержится много водяного пара. В верхних слоях воздуха температура ниже, чем у земной поверхности. Что там происходит с воздухом и находящимся в нем водяным паром?
