Скамячыць балончык ціскам паветра

Задаволены

Крок
Частка 1 з 3: Здрабненне слоіка
Частка 2 з 3: Як гэта працуе
Частка 3 з 3: Дапамога вучням вучыцца на эксперыменце
Парады
Папярэджанні
Неабходнасці

Вы можаце сціснуць газаваную банку нічым, акрамя крыніцы цяпла і міскай вады. Гэта выдатная дэманстрацыя шэрагу фізічных прынцыпаў, уключаючы ціск паветра і канцэпцыю вакууму. Эксперымент можа праводзіцца настаўнікам як дэманстрацыя альбо пад наглядам вучняў.

Крок

Частка 1 з 3: Здрабненне слоіка

Пастаўце вады ў пустую бляшанку для газіроўкі. Прамыйце банку невялікай колькасцю вады, затым дадайце ў банку каля 15-30 мл вады (1-2 ст.л.) вады. Калі ў вас няма саўка, проста пакладзеце ў банку вады, каб пакрыць дно.
Прыгатуйце міску з ледзяной вадой. Напоўніце міску халоднай вадой і лёдам альбо вадой, астуджанай у халадзільніку. Для гэтага выкарыстоўвайце чару, якая дастаткова глыбокая для правядзення эксперыменту, але гэта не абавязкова. Празрыстая міска дазваляе лягчэй бачыць, як сціскаецца балончык.
Надзеньце ахоўныя акуляры і выкарыстоўвайце абцугі. У гэтым эксперыменце вы награваеце слоік, пакуль вада ў ёмістасці не закіпіць, а потым апускаеце слоік пад ваду. Усім, хто знаходзіцца побач, варта насіць ахоўныя акуляры на выпадак пырскаў гарачай вады. Вам таксама патрэбныя абцугі, каб падняць банку, не згараючы, і апусціць у ваду. Патрэніруйцеся некалькі разоў падымаць балончык, каб пераканацца, што ў вас ёсць трывалая хватка.
- Працуйце толькі пад наглядам дарослага.
Нагрэйце банку на пліце. Змесціце банку ў вертыкальным становішчы на невялікую гарэлку і ўключыце агонь. Давядзіце ваду да кіпення і дайце ёй закіпець каля 30 секунд.
- Калі вы адчуваеце пах нечага дзіўнага альбо металічнага, перайдзіце адразу да наступнай часткі. Магчыма, вада высахла, альбо вы занадта моцна нагрэлі, і чарніла альбо алюміній у банку расталі.
- Калі ў вашай печы няма падставы для слоіка, выкарыстоўвайце пліту або шчыпцы з тэрмаўстойлівай ручкай, каб утрымліваць слоік над агнём.
З дапамогай шчыпцоў перавярніце слоік у халоднай вадзе. Трымайце абцугі далонямі ўверх. З дапамогай шчыпцоў падбярыце слоік, хутка перавярніце яго халоднай вадой, а потым апусціце слоік у міску.
- Не палохайцеся, бо сцісканне слоіка можа нарабіць шмат шуму!

Частка 2 з 3: Як гэта працуе

Ціск паветра. Паветра вакол вас цісне на ваша цела з усіх бакоў, ціск на ўзроўні мора складае 101 кПа. Аднаго гэтага дастаткова, каб выціснуць слоік, а то і мы з вамі! Гэта адбываецца не таму, што паветра ў слоіку (альбо матэрыял у вашым целе) выштурхоўвае сябе з аднолькавым ціскам і таму, што ціск паветра адмяняе сябе, бо ўздзейнічае на прадмет з усіх бакоў з аднолькавым ціскам .
Што адбываецца, калі абаграваць слоік вадой. Калі вада ў слоіку закіпіць, можна заўважыць, што пачынае ўтварацца пар. Гэта выштурхне частку паветра ў слоіку, каб вызваліць месца для расце воблака кропель вады.
- Нягледзячы на тое, што ў банку цяпер менш паветра знутры, ён яшчэ не будзе сціскацца, таму што вадзяная пара заняла месца паветра.
- Наогул, чым больш нагрэта вадкасць альбо газ, тым больш яна будзе пашырацца. Калі гэта закрытая ёмістасць, ціск будзе павялічвацца, бо паветра не можа выходзіць.
Чаму балончык сціскаецца. Калі банку перавярнуць, сітуацыя змяняецца двума спосабамі. Па-першае, паветра больш не можа паступаць у бляшанку, бо ўваход перакрыты вадой. Па-другое, вадзяная пара ў бляшанцы хутка астыне і, такім чынам, зойме менш месца, і ў рэшце рэшт вернецца ў зыходны стан, трохі вады, якую мы ўводзім у банку першай. Раптам большая частка балончыка ўжо не займае паветра, а ператварылася ў вакуум! Паветра, якое цісне на банку звонку, цяпер ужо не кампенсуецца, з-за чаго балон выходзіць з ладу.
- Памяшканне, дзе няма паветра, называецца адным вакуум.
Прыгледзьцеся да слоіка, каб убачыць яшчэ адзін эфект эксперыменту. Прадухіленне вакууму ў слоіку мае яшчэ адзін эфект, акрамя сціскання слоіка. Звярніце пільную ўвагу на слоік, калі ён знаходзіцца пад вадой. Вы ўбачыце, як невялікая колькасць вады ўсмоктваецца ў слоік, а потым капае назад. Гэта таму, што вада цісне на адтуліну, але дастаткова моцна, каб крыху напоўніць балончык да сціску алюмінія.

Частка 3 з 3: Дапамога вучням вучыцца на эксперыменце

Спытаеце студэнтаў, чаму сціскаецца бляшанка. Паглядзіце, ці маюць студэнты ўяўленне пра тое, што здарылася з бляшанкай. На дадзены момант не пацвярджайце і не абвяргайце ніводнай з ідэй. Не пакідайце ў баку ніякай ідэі і дайце студэнтам растлумачыць, як яны пра гэта думалі.
Дапамажыце студэнтам прыдумаць варыяцыі эксперыменту. Новыя эксперыменты, каб паспрабаваць уласныя ідэі і папрасіць іх прадказаць, што адбудзецца, перш чым пачаць. Калі ім цяжка нешта прыдумаць, прапануем некалькі магчымых варыянтаў:
- Калі студэнт лічыць, што балончык сціскаецца вадой, а не вакуумам, няхай напоўніць банку цалкам вадой і даведаецца, ці сціскаецца яна.
- Паспрабуйце той самы эксперымент з больш трывалай ёмістасцю. Калі матэрыял цяжэй, сцісканне патрабуе больш часу, у выніку чаго ў ёмістасць паступае больш ледзяной вады.
- Паспрабуйце даць банку астыць, перш чым змяшчаць яе ў ледзяную ваду. Гэта прывядзе да павелічэння колькасці паветра ў слоіку, што паменшыць кампрэсію.
Растлумачце тэорыю эксперымента. Выкарыстоўвайце інфармацыю ў раздзеле "Як гэта працуе", каб растлумачыць студэнтам, чаму сціскаецца балончык. Спытайце, ці супадае вынік эксперыменту з іх уласнымі развагамі.

Парады

Не скідайце слоік у ваду, а выкарыстоўвайце шчыпцы, каб пагрузіць яго.

Папярэджанні

Банка і вада ў ёй будуць вельмі гарачымі. Як толькі вы змесціце бляшанку ў халодную ваду, дазвольце гледачам дыстанцыявацца, каб не пашкодзіць каго-небудзь ад пырскаў гарачай вады.
Дзеці старэйшага ўзросту (12+) могуць самастойна правесці гэты эксперымент, але толькі пад кантролем дарослага! У гэтым эксперыменце адначасова павінен удзельнічаць не больш за 1 чалавек, калі для аказання дапамогі не патрабуецца некалькі дарослых.