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Wenn Sie eine Flasche teilweise mit sehr heißem Wasser füllen und dann einen Ballon am Hals strecken, wird der Ballon in den nächsten Minuten leicht aufgeblasen. Das gleiche passiert, wenn Sie einen Ballon über eine leere Flasche strecken und die Flasche dann in eine Schüssel mit heißem Wasser stellen. Es ist nicht das Wasser, sondern die Hitze des Wassers, die den Ballon aufblasen lässt. Sie wissen es vielleicht nicht, aber Sie erstellen tatsächlich Ihren eigenen Heißluftballon.
Heißluftballons
Was ist Wärme?
Wenn sich die Luft in der Flasche in der Nähe von heißem Wasser befindet (entweder durch Zugabe von Wasser oder durch Eintauchen in eine Schüssel), nimmt die Luft einen Teil der Wärme aus dem Wasser auf. Wärme ist ein Maß für die Bewegung von Molekülen. Je heißer die Temperatur, desto schneller bewegen sich die Moleküle in der Luft.
Ein Gas erhitzen
Feststoffe bleiben ungefähr gleich groß, solange sie fest bleiben, und Flüssigkeiten tun dasselbe, solange sie flüssig sind. Gase jedoch nicht. Die Moleküle eines Gases sind nicht miteinander verbunden. Wenn sie erhitzt werden, breiten sie sich aus und fliegen mit einer höheren Geschwindigkeit in alle Richtungen. Wenn sie in einem Behälter aufbewahrt werden, z. B. einer Flasche mit einem Ballon oben, drücken sie die Seiten des Behälters fester an.
Druck und Expansion
Luftmoleküle erzeugen immer Druck. Jede Sekunde kollidieren unzählige Moleküle in allem und erzeugen eine konstante Kraft. Bevor die Luft im Ballon erwärmt wurde, erzeugten die Moleküle im Inneren so viel Druck wie die Moleküle im Freien, was bedeutet, dass der Ballon im Gleichgewicht blieb und sich nicht ausdehnte oder zusammenzog. Beim Erhitzen beginnen sich die Moleküle im Inneren jedoch stärker zu bewegen. Sie erzeugen mehr Druck und bewirken, dass sich der Ballon ausdehnt, bis der Druck ausgeglichen ist.