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ボトルを非常に熱湯で部分的に満たしてから、バルーンの首を伸ばすと、バルーンは次の数分間で少し膨らみます。空のボトルの上に風船を伸ばし、ボトルをお湯のボウルに入れても、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。ご存じないかもしれませんが、実際には独自の熱気球を作成しています。
熱気球
熱とは?
ボトル内の空気が熱湯の近くに置かれると(水を追加するか、ボウルに浸すことによって)、空気は水から熱の一部を吸収します。熱は分子の動きの尺度です。温度が高いほど、分子は空気中を速く移動します。
ガスを加熱する
固体は、固体のままである限りほぼ同じサイズのままであり、液体は、液体である間も同じです。ただし、ガスはそうではありません。ガスの分子は相互接続されていません。加熱すると、それらはより高速で全方向に飛んで広がります。上部にバルーンが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押します。
圧力と膨張
空気分子は常に圧力を生み出しています。無数の分子が毎秒すべてで衝突し、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は、内部にある分子が外部の分子と同じくらいの圧力を生成していました。これは、バルーンが平衡状態を維持し、膨張または収縮しなかったことを意味します。ただし、加熱すると、内部の分子がより強く移動し始めます。それらはより多くの圧力を生成し、圧力が等しくなるまでバルーンを拡張させます。