Zmačkajte plechovku tlakom vzduchu

Obsah

Na krok
Časť 1 z 3: Rozdrvenie plechovky
2. časť z 3: Ako to funguje
Časť 3 z 3: Pomáhame študentom poučiť sa z experimentu
Tipy
Varovania
Nevyhnutnosť

Sódovú plechovku môžete stlačiť iba pomocou zdroja tepla a misky s vodou. Toto je skvelá ukážka mnohých fyzikálnych princípov vrátane tlaku vzduchu a koncepcie vákua. Experiment môže uskutočniť učiteľ ako demonštrácia alebo pod dohľadom študentov.

Na krok

Časť 1 z 3: Rozdrvenie plechovky

Do prázdnej nádoby na sódu dajte trochu vody. Opláchnite plechovku trochou vody a potom do nej pridajte asi 15 - 30 ml (1 - 2 polievkové lyžice) vody. Ak nemáte kopček, do plechovky dajte len toľko vody, aby ste zakryli dno.
Pripravte si misku s ľadovou vodou. Naplňte misku studenou vodou a ľadom alebo vodou, ktorá bola vychladená v chladničke. K tomu použite misku, ktorá je dostatočne hlboká na vykonanie experimentu, ale nie je to potrebné. Číra nádoba uľahčuje videnie stlačenej plechovky.
Nasaďte si ochranné okuliare a použite kliešte. V tomto experimente plechovku ohrievate dovtedy, kým voda v plechovke nevarí, a potom plechovku ponoríte pod vodu. Každý v blízkosti by mal nosiť ochranné okuliare pre prípad, že by došlo k vystreknutiu horúcej vody. Potrebujete tiež kliešte, aby ste plechovku zobrali bez toho, aby ste sa popálili, a ponorte ju do vody. Nacvičte si niekoľkokrát plechovku, aby ste sa uistili, že máte pevný stisk.
- Postupujte iba pod dohľadom dospelej osoby.
Plechovku zohrejeme na sporáku. Plechovku postavte zvislo na malý horák a oheň stlmte. Vodu privedieme k varu a necháme ju vrieť asi 30 sekúnd.
- Ak cítite čudný alebo kovový zápach, preskočte priamo na ďalšiu časť. Voda možno uvarila nasucho alebo ste príliš nastavili teplotu, čo by spôsobilo roztavenie atramentu alebo hliníka v plechovke.
- Ak váš sporák nemá podstavec na plechovku, použite plechovku nad ohňom pomocou varnej platne alebo pomocou klieští s tepelne odolnou rukoväťou.
Pomocou klieští otočte plechovku v studenej vode. Kliešte držte dlaňami nahor. Pomocou klieští vyberte plechovku, potom ju rýchlo obráťte nad studenou vodou a potom plechovku ponorte do misy.
- Neľakajte sa, pretože pri stlačení plechovky môže dôjsť k veľkému hluku!

2. časť z 3: Ako to funguje

Tlak vzduchu. Vzduch okolo vás tlačí na vaše telo zo všetkých strán, s tlakom 101 kPa na úrovni mora. Už len toto stačí na to, aby ste stlačili plechovku, alebo dokonca vy a ja! To sa nestane, pretože vzduch v plechovke (alebo materiál vo vašom tele) tlačí von s rovnakým tlakom a pretože sa tlak vzduchu sám ruší, pretože na predmet pôsobí zo všetkých uhlov rovnakou mierou tlaku .
Čo sa stane, keď plechovku ohrejete vodou. Keď voda v plechovke vrie, môžete vidieť, že sa začína vytvárať para. Toto vytlačí časť vzduchu v plechovke, aby sa vytvoril priestor pre rastúci oblak vodných kvapiek.
- Aj keď teraz má plechovka vo vnútri menej vzduchu, nebude ešte stlačená, pretože miesto vzduchu zaujala vodná para.
- Všeobecne platí, že čím viac sa kvapalina alebo plyn zahrieva, tým viac sa rozšíri. Ak ide o uzavretú nádobu, tlak sa bude naďalej zvyšovať, pretože vzduch nemôže unikať.
Prečo je plechovka stlačená. Ak sa plechovka obráti hore dnom, situácia sa zmení dvoma spôsobmi. Najskôr do plechovky nemôže ďalej prúdiť vzduch, pretože vstup je blokovaný vodou. Po druhé, vodná para v plechovke sa rýchlo ochladí, a preto zaberie menej miesta a nakoniec sa vráti do pôvodného stavu, trochu vody, ktorú sme do plechovky vložili ako prvú. Zrazu väčšinu priestoru v plechovke už nezaberá vzduch, ale stalo sa z neho vákuum! Vzduch, ktorý tlačí na plechovku zvonka, už nie je kompenzovaný, čo spôsobí poruchu plechovky.
- Miestnosť, kde nie je vzduch, sa nazýva jedna vákuum.
Ak sa pozriete pozorne na plechovku, uvidíte ďalší efekt experimentu. Prevencia vákua v plechovke má okrem stlačenia plechovky aj ďalší efekt. Ak je plechovka umiestnená pod vodou, venujte jej zvýšenú pozornosť. Uvidíte malé množstvo vody, ktoré je nasávané do plechovky a potom odkvapkáva späť. Je to preto, že voda tlačí na otvor, ale je dostatočne tvrdá na to, aby trochu naplnila plechovku predtým, ako dôjde k stlačeniu hliníka.

Časť 3 z 3: Pomáhame študentom poučiť sa z experimentu

Spýtajte sa študentov, prečo je plechovka komprimovaná. Zistite, či majú študenti predstavu o tom, čo sa stalo s plechovkou. V tejto chvíli nepotvrdzujte ani nevyvracajte žiadne z nápadov. Nenechajte nijaký nápad bokom a nechajte študentov vysvetliť, ako o tom uvažovali.
Pomôžte študentom prísť s variáciami experimentu. Nové experimenty, ktoré vyskúšajú ich vlastné nápady, a požiadajte ich, aby predpovedali, čo sa stane, skôr ako začnú. Ak ťažko niečo vymýšľajú, môžete navrhnúť niekoľko možných variácií:
- Ak si študent myslí, že plechovka je stlačená vodou, nie vákuom, nechajte ich úplne naplniť plechovku vodou a skontrolujte, či je stlačená.
- Vyskúšajte rovnaký experiment s robustnejšou nádobou. Ak je materiál ťažší, bude stlačenie trvať dlhšie, čo spôsobí, že sa do nádoby dostane viac ľadovej vody.
- Skôr ako plechovku vložíte do ľadovej vody, pokúste sa ju vychladnúť. Výsledkom bude viac vzduchu v plechovke, čo zníži kompresiu.
Vysvetlite teóriu, ktorá stojí za experimentom. Pomocou informácií v časti Ako to funguje vysvetlite študentom, prečo je plechovka komprimovaná. Opýtajte sa, či výsledok experimentu súhlasí s ich vlastnými úvahami.

Tipy

Plechovku nehádžte do vody, ale pomocou klieští ju ponorte.

Varovania

Plechovka a voda v nej budú veľmi horúce. Hneď ako plechovku vložíte do studenej vody, nechajte divákov, aby sa dištancovali, aby nedošlo k zraneniu niekoho od postriekania horúcou vodou.
Staršie deti (12+) môžu tento experiment vykonať sami, ale iba ak nad nimi dohliada dospelý! Do tohto experimentu by nemal byť zapojený naraz viac ako 1 človek, pokiaľ nemá pomoc niekoľko dospelých.