Zmešajte pločevinko z zračnim tlakom

Vsebina

Stopati
1. del od 3: Drobljenje pločevinke
2. del od 3: Kako deluje
3. del od 3: Pomoč študentom pri učenju iz eksperimenta
Nasveti
Opozorila
Nujnosti

Sodo lahko stisnete z nič drugega kot z virom toplote in skledo z vodo. To je odličen prikaz številnih fizikalnih načel, vključno z zračnim tlakom in konceptom vakuuma. Poskus lahko izvede učitelj kot demonstracija ali pod nadzorom študentov.

Stopati

1. del od 3: Drobljenje pločevinke

V prazno pločevinko za vodo dodajte nekaj vode. Sperite pločevinko z nekaj vode, nato v pločevinko dodajte približno 15–30 ml (1-2 žlici). Če nimate zajemalke, v pločevinko vstavite toliko vode, da pokrije dno.
Pripravite skledo z ledeno vodo. Napolnite skledo z mrzlo vodo in ledom ali z vodo, ki je bila ohlajena v hladilniku. Če želite to narediti, uporabite skledo, ki je dovolj globoka za izvedbo poskusa, vendar to ni potrebno. Prozorna posoda olajša opazovanje stisnjene pločevinke.
Oblecite si zaščitna očala in uporabite klešče. V tem poskusu konzervo segrevate, dokler voda v pločevinki ne zavre, nato pločevinko potopite pod vodo. Vsi v bližini naj nosijo zaščitna očala, če na njih pljuska vroča voda. Tudi klešče morate pobrati, ne da bi se opekli, in jih potopiti v vodo. Vadite nekajkrat, da dvignete pločevinko, da se prepričate, da imate trden oprijem.
- Nadaljujte le pod nadzorom odrasle osebe.
Na štedilniku segrejte pločevinko. Postavite pločevinko pokončno na majhen gorilnik in vklopite ogenj. Vodo zavremo in pustimo vreti približno 30 sekund.
- Če zavonjate nekaj nenavadnega ali kovinskega, preskočite na naslednji del. Voda se je morda prekuhala ali pa ste vročino nastavili previsoko, zaradi česar so se črnilo ali aluminij v pločevinki stopili.
- Če vaša peč nima podstavka za pločevinko, uporabite kuhalno ploščo ali uporabite klešče s toplotno odpornim ročajem, da pločevinko držite nad ognjem.
S kleščami obrnite pločevinko v hladni vodi. Klešče primite z dlanmi navzgor. S kleščami poberemo pločevinko, nato jo hitro obrnemo čez hladno vodo, nato pločevinko potopimo v skledo.
- Naj vas ne skrbi, ker stiskanje pločevinke lahko povzroči veliko hrupa!

2. del od 3: Kako deluje

Zračni tlak. Zrak okoli vas pritiska telo na vse strani s pritiskom 101 kPa na morski gladini. Že samo to je dovolj, da stisnemo pločevinko, ali celo ti in jaz! To se ne zgodi, ker zrak v pločevinki (ali material v vašem telesu) izriva z enakim pritiskom in ker se zračni tlak sam odpove, ker deluje na predmet iz vseh kotov z enako količino tlaka .
Kaj se zgodi, ko pločevinko segrejete z vodo. Ko voda v pločevinki zavre, lahko vidite, da se začne tvoriti para. To bo potisnilo nekaj zraka v pločevinki, da bo prostor za vse večji oblak vodnih kapljic.
- Čeprav ima pločevinka zdaj v notranjosti manj zraka, še ne bo stisnjena, ker je nad zrakom zavzela vodna para.
- Na splošno, bolj ko se tekočina ali plin segreje, bolj se bo razširil. Če gre za zaprto posodo, se bo tlak še naprej povečeval, ker zrak ne more uhajati.
Zakaj je pločevinka stisnjena. Če pločevinko obrnemo na glavo, se situacija spremeni na dva načina. Prvič, v pločevinko ne more priti več zraka, ker vhod blokira voda. Drugič, vodna para v pločevinki se bo hitro ohladila in zato zavzela manj prostora ter se sčasoma vrnila v začetno stanje, malo vode, ki jo najprej vstavimo v pločevinko. Naenkrat večji del prostora v pločevinki ni več zaseden z zrakom, ampak je postal vakuum! Zrak, ki pritiska na pločevinko od zunaj, zdaj ni več kompenziran, zaradi česar pločevinka odpove.
- Soba, kjer ni zraka, se imenuje ena vakuum.
Poglejte natančno v pločevinko, da vidite še en učinek poskusa. Preprečevanje vakuuma v pločevinki ima poleg stiskanja pločevinke še en učinek. Bodite pozorni na pločevinko, ko jo postavite pod vodo. Videli boste majhno količino vode, ki se vpije v pločevinko in nato kapne nazaj. To je zato, ker voda pritiska na odprtino, vendar ravno dovolj močno, da pločevinko nekoliko napolni, preden se aluminij stisne.

3. del od 3: Pomoč študentom pri učenju iz eksperimenta

Vprašajte učence, zakaj se pločevinka stisne. Preverite, ali imajo učenci predstavo o tem, kaj se je zgodilo s pločevinko. V tem trenutku ne potrjujte ali zavračajte nobene ideje. Ne odlagajte idej in pustite študentom, da pojasnijo, kako so o tem razmišljali.
Učencem pomagajte najti različice eksperimenta. Novi poskusi, s katerimi bodo preizkusili lastne ideje in jih prosili, naj predvidijo, kaj se bo zgodilo, še preden začnejo. Če težko kaj izmislijo, lahko predlagamo nekaj možnih različic:
- Če študent misli, da pločevinko stisne voda, ne vakuum, naj pločevinko popolnoma napolni z vodo in preveri, ali je stisnjena.
- Poskusite isti poskus z bolj trdno posodo. Če je material težji, bo trajalo dlje, da se stisne, zaradi česar v posodo vstopi več ledene vode.
- Poskusite, da se pločevinka ohladi, preden jo postavite v ledeno vodo. Tako bo v pločevinki več zraka, kar bo zmanjšalo stiskanje.
Pojasnite teorijo eksperimenta. Na podlagi informacij v razdelku Kako deluje študentom razložite, zakaj je pločevinka stisnjena. Vprašajte, ali se rezultat eksperimenta ujema z njihovim lastnim razmišljanjem.

Nasveti

Pločevinke ne spustite v vodo, temveč jo s pomočjo klešč potopite.

Opozorila

Pločevinka in voda v njej bosta zelo vroči. Takoj, ko postavite pločevinko v mrzlo vodo, dovolite gledalcem, da se distancirajo, da ne poškodujete koga zaradi brizganja vroče vode.
Starejši otroci (12+) lahko ta poskus izvedejo sami, vendar le, če je tam pod nadzorom odrasla oseba! V tem poskusu ne sme biti naenkrat vključena več kot ena oseba, razen če je za pomoč več odraslih.