אני יכול לחשוב על לפחות ארבעה דברים שמתרחשים בניסוי הזה שצריך להצביע עליהם:

1. כשאתה מנפח בלון דרך הפה, האוויר חם: זה גורם לאוויר בתוך בלון מנופח מעט קל יותר מהאוויר שעקר
2. לאוויר שבתוך הבלון יש 100% לחות יחסית ב 37C, והתעבות תיווצר במהירות בחלקו הפנימי של הבלון כאשר האוויר בפנים מתקרר.
3. האוויר שבתוך הבלון מכיל פחמן דו חמצני, בעל צפיפות גבוהה יותר מאוויר החדר (מסת מולקולרית של 12 + 16 + 16 = 44 אמו לעומת חמצן ב 32 אמו וחנקן ב 28 אמו - תוך התעלמות מהשפעות איזוטופיות קטנות, ו מתעלם מארגון).
4. הלחץ בתוך הבלון גדול יותר מאשר בחוץ - זה מגדיל את הצפיפות

אז עד כמה כל אחת מההשפעות הללו?

  אפקט גורם בחדר טמפרטורה -5.5% 0.0% לחות -2.0% 2.9% CO2 1.9% 1.9 לחץ 2.9% 2.9% נטו -2.7% 7.7% השניים האחרים. לאחר שתמתינו מעט, הטמפרטורה תשתווה וצפיפות האוויר בתוך הבלון תהיה גדולה יותר - ב -7.7%, כאשר יותר ממחצית זה  לא  נגרם על ידי הלחץ בבלון. ..  
 לסיכום: הניסוי המתואר בקישור שלך מודד את ההבדל בצפיפות בין אוויר בבלון לאוויר הסביבתי. מכיוון שצפיפות האוויר בתוך הבלון גבוהה מהצפיפות מחוץ לבלון, ניתן להסיק כי לאוויר בתוך הבלון יש צפיפות סופית. לא ניתן להסיק שלמדיום שמחוץ לבלון (שלדעתנו הוא "אוויר יבש") יש בכלל צפיפות כלשהי - מכיוון ששום דבר במדידה זו לא מספר לנו על האוויר שמחוץ לבלון. 
 
 אם אתה עשית את הניסוי בזהירות בכדור פורח שהתחיל להיות מלא באוויר חם, ואפשרת לאוויר להתקרר, אולי תוכל לומר שהאיזון משתנה - במילים אחרות, כי חייב להיות שינוי בציפה שחווה הבלון כשהוא מתקרר. זה יהיה ניסוי להדגים "יש לאוויר מסה" (נפח הבלון פוחת, והוא חווה פחות ציפה). מהניסוי כמתואר (קפיצת הבלון) אנו למדים כי "ל  נשוף  יש אוויר מסה". זה לא אותו דבר. 
 אם השתמשת במשאבת אוויר (משאבת בלון) כדי לנפח את הבלון, שלושת המרכיבים הראשונים ייעלמו ונשארת לך עם ההפרש רק בגלל הלחץ - 2.9% ממסת האוויר בבלון. 

זו דרך טובה לחלוטין להראות שצפיפות האוויר עולה עם הלחץ, ולכן האוויר חייב להיות בעל מסה. לנפח הכלול בבלון יש מסה גבוהה יותר מאותו נפח אוויר בלחץ אטמוספרי. זה אומר שצפיפות חייבת להיות גדולה יותר. איננו מכירים את הלחץ בתוך הבלון, אם כי אנו יודעים שהוא חייב להיות גבוה יותר מלחץ אטמוספרי מכיוון שהעור האלסטי של הבלון מפעיל כוח על האוויר שבתוכו.

תשובתו של ג'ון רני מציינת נכון כי שרשרת הנימוקים ה נכונה כאן היא מעט מורכבת:

• בצד אחד של האיזון יש לנו עמוד אוויר העולה לחלל, בלון וכמה אוויר דחוס, ועקרו כמות מעמוד האוויר השווה לנפח האוויר הדחוס.

• על בצד השני יש לנו עמוד דומה של אוויר ובלון.

• הצד הראשון טובל, וכך יש לו יותר מסה.

• האוויר ניתן לדחיסה לצורה בעלת צפיפות גדולה יותר ממסת האוויר העקורה.

• לכן לאוויר יש מסה.

שרשרת ההיגיון המורכבת הזו עשויה ללכת לאיבוד בקרב התלמידים הבהירים מלבד. ותלמיד יכול היה להצביע בקלות כי ניתן לייצר בלון המכיל תערובת של אוויר והליום כדי לגרום לצלע השנייה של האיזון לטבול, אך מכאן לא היינו מסיקים שאוויר פלוס-הליום הוא חסר מסה. / p>

ניסוי טוב יותר יהיה שיש שני בקבוקים קשיחים זהים, לפנות את האוויר מאחד ולהראות שלבקבוק המפונה יש פחות מסה, או על ידי איזון זה מול זה או על ידי מדידת האינרציה שלהם. זה כמובן בעל הצד התחתון של דרישה לציוד מיוחד.

ניסוי שאני אוהב שמראה כי לאוויר יש מסה הוא כדלקמן:

• קבל בלון הליום, כדור באולינג וסטיישן.
• שים את הבלון במושב הקדמי ואת כדור הבאולינג מאחור.
• קם על מהירות ושמור על חפצים נייחים ביחס למכונית.
• היכה בבלמים.

כדור הבאולינג מתגלגל קדימה, מה שמעיד שיש לו מסה. יש לו אינרציה ולכן יש לו מסה . בלון ההליום צף לאחור. מה גורם לבלון לאחור? לחץ האוויר בוודאי עלה בקדמת המכונית וירד מאחור בעת הפעלת הבלמים. חלק מהאוויר שמאחורי המכונית המשיך להתקדם בעת הפעלת הבלמים, ולכן האוויר, כמו כדור הבאולינג, כולל אינרציה, ולכן המוני.

אמנם הניסוי שאתה מתאר הוא לגיטימי, אך יש בו מורכבות שעלולה להקשות על ההבנה ("אוי, לנשימה שלי יש מסה!").

הדרך הפשוטה יותר לעשות זאת היא לשים מכולה (ראיתי כדורסל משומש, אבל גם בלונים עובדים) בקנה מידה או באיזון עם משקלים קבועים בצד השני. השתמש במשאבת אופניים כדי להוסיף אוויר למיכל שלך, וראה את מסת המכולה גדלה.
קשה לטעון שהמשאבה מייבאת משהו אחר מלבד אותו אוויר שמקיף את המכולה שלך, וההשפעה ברורה. זה עבד לי טוב בצעירותי.

לפעמים כדאי להסביר את הרציונל של תכנון ניסיוני לתלמיד כמי שבודק "השערות אלטרנטיביות מתחרות".

תוצאה חיובית על ידי ניסוי זה תהיה עדות חזקה נגד ההשערה האלטרנטיבית לפיה לאוויר המועף לבלון יש אין מסה .

אולם תוצאה שלילית לא תוכיח כי לאוויר אין מסה. ניסויים נוספים יהיו נחוצים כדי להבין מדוע התוצאה הבלתי צפויה הושגה.

מלבד זאת, אולי הדרך ה הטובה ביותר לעשות זאת היא לעקוב אחר הגישה הניסויית של Lavoisier - ולהדגים את השימור. של מסה. שקלו תרכובת מוצקה, חממו את המוצק כדי להבריח גז (תפסו את הגז) ואז מדדו את המשקל שאיבד המוצק (ופחות בקלות) את משקל הגז. טכניקה ניסיונית טובה יותר ויותר צריכה להראות הסכמה טובה יותר מבחינה כמותית עם שימור המסה.

התשובה לשאלתך: "אבל אם לחץ האוויר בתוך הבלון שווה לזה שבחוץ, אז הכוח הצף יבטל את משקל האוויר בתוך הבלון, לא?" הוא כן! למרבה הצער זה לא המקרה של בלון אלסטי מנופח. הלחץ בתוך הבלון מוגבר על ידי הלחץ האלסטי של הבלון שמפחית את הנפח ולכן את כוח הציפה.

הניסוי בקישור שניתן פגום בכך ש 1) החומר בתוך הבלון אינו זהה לחוץ ועקב השימוש בבלון אלסטי, יש לו צפיפות גבוהה יותר. 2) ההצהרה בניסוי לפיה "האוויר שוקל למעשה 14.7 פאונד לאינץ 'מרובע בגובה פני הים" היא למעשה הלחץ שאינו משקל.

התוצאות השונות של הניסוי נובעות מטעויות ניסוי.

מסת האוויר עשויה להיקבע בצורה מדויקת יותר עם ניסוי באמצעות מאפיין תלוי המסה כגון אינרציה (m = F / a).

אני מציע את הדברים הבאים בתקווה להבהיר את הלחץ , טמפרטורה, חומר, נושא מיכל.

"המסה" של מיכל שאינו נוקשה והחומר שאיתו הוא ממולא גדולה מהמיכל לבדו, על ידי "המסה" של החומר הכלול מכיוון ש"משקל "מדיד תלוי בדברים כמו כוח משיכה וכוח ציפה, קשה למדוד בניסוי את הבדלי המשקל.

אם המכל הלא נוקשה מתמלא. עם אותו חומר כמו מחוץ למיכל, והוא נמצא באותה טמפרטורה ולחץ, "משקל" המיכל הריק והמלא יהיה זהה. משקל החומר בתוך המיכל יבוטל על ידי הציפה מהחומר שמחוץ למיכל. זה תקף הן לחומרים נוזליים והן לחומרים גזיים, כל עוד למיכל לבדו יש ציפה שלילית.

אם אתה מרגיש שמוביל אותך לנסות "למדוד" את הפרש המשקל בניסוי, הייתי מציע להשתמש בסולם מטבח דיגיטלי שיכול למדוד לפחות 0.1 אונקיות ובסידור זרוע מנוף כדי להגביר את הרגישות. אם אתה יכול להשיג זרוע מנוף קלה מספיק, ייתכן שתוכל למדוד רגישות של 0.01 אונקיות. תוגבל על ידי טווח האבנית ומשקל מנגנון המנוף ומיכל. בגובה פני הים וב- 15 מעלות צלזיוס, לאוויר יש צפיפות של כ -1.225 ק"ג / מ"ק (0.001225 גרם / סמ"ק, 0.0023769 שבלול / רגל 3, 0.0765 קמ"ש / רגל 3) על פי ISA (אווירה סטנדרטית בינלאומית). משמעות הדבר היא כי רגל מעוקבת של אוויר שוקלת יותר מ 8 אונקיות, זה צריך להיות קל למדידה אם האוויר שנלכד מוסיף למשקל המכולה.

שים וו בקצה זרוע המנוף ו תלו עליו שקית אשפה שלא נפתחה. אם תשתמש באפשרות שקילת הטרה היא תאפשר לך למדוד ישירות כל שינוי במשקל. לאחר שביטלתם את משקל התיק ומנגנון הקשירה, הסירו אותו מהוו והכניסו אליו אוויר. קשר את הפתח לאט כדי לוודא שלא הופעל לחץ על האוויר בפנים מלבד הלחץ ממשקל השקית התלויה. אתה לא צריך לראות שום משקל על הסולם שמעיד על שום הוספת משקל על ידי הוספת האוויר. יש לזכור שאם אתה מצליח להפוך את האבנית לרגישה מספיק, ייתכן שתראה תנודות כתוצאה מרעידות סייסמיות או אקוסטיות.

ניסוי מעניין נוסף המראה את השפעת הטמפרטורה והלחץ על הבלון יהיה להשתמש. מנגנון קנה המידה של זרוע המנוף שלך כדי למדוד בלון מסיבות גדול "אלסטי" רגיל בחוץ ביום קר מאוד במינסוטה. אם האבנית שלך רגישה מספיק, אתה אמור להיות מסוגל לראות את העלייה במשקל כאשר תערובת הפחמן החד חמצני / אוויר החם בבלון מתקררת. זה נובע מהירידה בציפה ככל שהבלון מתכווץ.