Πώς να συνθλίψετε ένα δοχείο με πίεση αέρα

Μπορείτε να συνθλίψετε μια σόδα χρησιμοποιώντας τίποτα περισσότερο από μια πηγή θερμότητας και ένα μπολ με νερό. Αυτή είναι μια εξαιρετική οπτική επίδειξη ορισμένων απλών επιστημονικών αρχών, συμπεριλαμβανομένης της πίεσης του αέρα και της έννοιας του κενού. Το πείραμα μπορεί να πραγματοποιηθεί από εκπαιδευτικούς ως επίδειξη ή από ώριμους μαθητές υπό επίβλεψη.

Βήματα

Μέρος ένας από 3: Συντριβή ενός κουτιού σόδας

1. ένας Ρίξτε λίγο νερό σε ένα άδειο δοχείο σόδας. Ξεπλύνετε ένα δοχείο σόδας με νερό και αφήστε περίπου 15-30 χιλιοστόλιτρα (1,0-2,0 US κουταλιά της σούπας) νερού στο κάτω μέρος του δοχείου. Εάν δεν έχετε κουτάλι μέτρησης, ρίξτε αρκετό νερό για να καλύψετε το κάτω μέρος του δοχείου.
2. 2 Ετοιμάστε ένα μπολ με παγωμένο νερό. Γεμίστε ένα μπολ με κρύο νερό και πάγο, ή με νερό που έχει διατηρηθεί σε κρύο ψυγείο. Ένα μπολ αρκετά βαθιά για να συγκρατεί το κουτί μπορεί να διευκολύνει τη διεξαγωγή του πειράματος, αλλά δεν είναι απαραίτητο. Ένα διαυγές μπολ θα διευκολύνει την παρακολούθηση του κονσερβών.
3. 3 Αποκτήστε προστατευτικά γυαλιά και λαβίδες. Σε αυτό το πείραμα, θα θερμαίνετε αυτήν τη σόδα μέχρι να βράσει το νερό μέσα της και στη συνέχεια να την μετακινήσετε γρήγορα. Όλοι οι κοντινοί θα πρέπει να φορούν γυαλιά αντοχής σε περίπτωση που ψεκάζεται ζεστό νερό στα μάτια τους. Θα χρειαστείτε επίσης ένα ζευγάρι λαβίδες για να πιάσετε το ζεστό δοχείο χωρίς να κάψετε τον εαυτό σας και στη συνέχεια να το αναποδογυρίσετε στο μπολ με παγωμένο νερό. Εξασκηθείτε να μαζέψετε το κουτί με τις λαβίδες, ώστε να είστε σίγουροι ότι μπορούν να παραλάβουν το δοχείο σταθερά.
   • Συνεχίστε μόνο με την επίβλεψη ενηλίκων.
4. 4 Ζεσταίνετε το δοχείο στη σόμπα. Τοποθετήστε το δοχείο σόδας σε όρθια θέση σε έναν καυστήρα σόμπας και, στη συνέχεια, ενεργοποιήστε τη ρύθμιση θερμότητας χαμηλά. Αφήστε το νερό να βράσει έξω από το δοχείο, βράζοντας και αφήστε τους υδρατμούς για περίπου τριάντα δευτερόλεπτα.
   • Εάν μυρίζετε κάτι παράξενο ή μεταλλικό, προχωρήστε αμέσως στο επόμενο τμήμα. Το νερό μπορεί να έχει βράσει, ή η θερμότητα να ήταν πολύ υψηλή, προκαλώντας την τήξη του μελανιού ή του αλουμινίου στο κουτί.
   • Εάν ο καυστήρας σας δεν μπορεί να υποστηρίξει το δοχείο σόδας, χρησιμοποιήστε μια εστία μαγειρέματος ή χρησιμοποιήστε λαβίδες με ανθεκτικές στη θερμότητα λαβές για να συγκρατήσετε το δοχείο σόδας πάνω από τη σόμπα.
5. 5 Χρησιμοποιήστε τις λαβίδες για να αναποδογυρίσετε το ζεστό δοχείο στο κρύο νερό. Κρατήστε τις λαβίδες με την παλάμη σας στραμμένη προς τα πάνω. Χρησιμοποιήστε τις λαβίδες για να σηκώσετε το δοχείο και μετά γυρίστε το γρήγορα πάνω από το λουτρό κρύου νερού, βυθίζοντας το δοχείο στο μπολ με νερό.
   • Να είστε προετοιμασμένοι για δυνατό θόρυβο καθώς το κουτί συνθλίβεται γρήγορα! Λόγω του ήχου, αποφύγετε την εκτέλεση του πειράματος σε παιδιά ηλικίας κάτω των νηπιαγωγείων.
   Διαφήμιση

Μέρος 2 από 3: Πως δουλεύει

1. ένας Μάθετε για την πίεση του αέρα. Ο αέρας γύρω σας πιέζει εναντίον σας και κάθε άλλου αντικειμένου, με πίεση έως 101 kPa (14,7 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα) όταν βρίσκεστε στο επίπεδο της θάλασσας. Αυτό θα ήταν κανονικά αρκετό για να συνθλίψει ένα κουτί από μόνο του, ή ακόμα και ένα άτομο! Αυτό δεν συμβαίνει επειδή ο αέρας μέσα στη σόδα (ή το υλικό μέσα στο σώμα σας) ωθεί προς τα έξω με ίση πίεση και επειδή η πίεση του αέρα «ακυρώνεται», ωθώντας μας από κάθε κατεύθυνση εξίσου.
2. 2 Μάθετε τι συμβαίνει όταν θερμαίνετε το δοχείο νερού. Όταν το νερό στο δοχείο βράζει, μπορείτε να δείτε ότι το νερό αρχίζει να διαφεύγει σαν μικρά σταγονίδια στον αέρα ή ατμό. Κάποιος από τον αέρα στο δοχείο σπρώχνεται όταν συμβεί αυτό, για να δημιουργηθεί χώρος για το διογκούμενο νέφος σταγονιδίων νερού.
   • Παρά το ότι μπορεί να χάσει μέρος του αέρα μέσα του, δεν συνθλίβεται ακόμα, επειδή οι υδρατμοί που πήραν τη θέση του αέρα σπρώχνουν από μέσα.
   • Γενικά, όσο περισσότερο θερμαίνετε ένα υγρό ή ένα αέριο, τόσο περισσότερο διαστέλλεται. Εάν είναι ένα κλειστό δοχείο, ώστε να μην μπορεί να συνεχίσει να επεκτείνεται, ασκεί μεγαλύτερη πίεση. Αυτό είναι γνωστό ως νόμος του Gay-Lussac.
3. 3 Κατανοήστε πώς συνθλίβεται το κουτί. Όταν το δοχείο γυρίζει ανάποδα στο παγωμένο νερό, η κατάσταση αλλάζει με δύο τρόπους. Πρώτον, το δοχείο δεν είναι πλέον ανοιχτό στον αέρα, καθώς το νερό εμποδίζει το άνοιγμα. Δεύτερον, οι υδρατμοί μέσα στο δοχείο ψύχονται πάλι γρήγορα. Ο υδρατμός μειώνεται και πάλι στον αρχικό του όγκο, η μικρή ποσότητα νερού στο κάτω μέρος του δοχείου. Ξαφνικά, το μεγαλύτερο μέρος του χώρου μέσα στο κουτί δεν έχει καθόλου - ούτε καν αέρα! Ο αέρας που πιέζει από το εξωτερικό του δοχείου όλη αυτή τη φορά ξαφνικά δεν έχει τίποτα από την άλλη πλευρά για να αντισταθεί, οπότε συνθλίβει το δοχείο προς τα μέσα.
   • Ο χώρος που δεν έχει τίποτα σε αυτό ονομάζεται a κενό .
4. 4 Παρακολουθήστε προσεκτικά το κουτί για να ανακαλύψετε ένα ακόμη αποτέλεσμα του πειράματος. Η εμφάνιση κενού ή κενού χώρου στο εσωτερικό του κουτιού έχει ένα άλλο αποτέλεσμα εκτός από το να προκαλέσει θραύση του κουτιού. Παρακολουθήστε προσεκτικά το δοχείο καθώς το κατεβάζετε στο νερό και ξανά καθώς το σηκώνετε. Μπορεί να παρατηρήσετε μια μικρή ποσότητα νερού να απορροφάται στο δοχείο και στη συνέχεια να ξεφλουδίζει ξανά. Αυτό συμβαίνει επειδή η πίεση του νερού πιέζει το άνοιγμα του δοχείου, αλλά είναι αρκετά σκληρό για να γεμίσει λίγο από το δοχείο πριν το αλουμίνιο θρυμματιστεί. Διαφήμιση

Μέρος 3 από 3: Βοηθώντας τους μαθητές να μάθουν από το πείραμα

1. ένας Ρωτήστε τους μαθητές γιατί συντρίφθηκε το κουτί. Δείτε αν οι μαθητές έχουν ιδέες για το τι συνέβη στο κουτί. Μην επιβεβαιώσετε ή αρνηθείτε καμία από τις απαντήσεις σε αυτό το στάδιο. Αναγνωρίστε κάθε ιδέα και ζητήστε από τους μαθητές να εξηγήσουν τη διαδικασία σκέψης τους.
2. 2 Βοηθήστε τους μαθητές να βρουν παραλλαγές στο πείραμα. Ζητήστε από τους μαθητές να βρουν νέα πειράματα για να δοκιμάσουν τις ιδέες τους και ρωτήστε τους τι πιστεύουν ότι θα συμβεί προτού πραγματοποιήσουν το νέο πείραμα. Εάν αντιμετωπίζουν προβλήματα με ένα νέο πείραμα, βοηθήστε τους. Ακολουθούν μερικές παραλλαγές που μπορεί να είναι χρήσιμες:
   • Εάν ένας μαθητής πιστεύει ότι το νερό (όχι ο υδρατμός) μέσα στο κουτί ήταν υπεύθυνο για το θρυμματισμό του, ζητήστε από τους μαθητές να γεμίσουν ένα ολόκληρο δοχείο με νερό και να δουν αν είναι θρυμματισμένο.
   • Δοκιμάστε το ίδιο πείραμα με ένα πιο ανθεκτικό δοχείο. Το βαρύτερο υλικό θα χρειαστεί περισσότερο χρόνο για να θρυμματιστεί, κάτι που θα δώσει στο παγωμένο νερό περισσότερο χρόνο για να το γεμίσει.
   • Δοκιμάστε να αφήσετε το δοχείο να κρυώσει για λίγο πριν το βάλετε στο λουτρό πάγου. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα να υπάρχει περισσότερος αέρας στο δοχείο και συνεπώς λιγότερο σοβαρή σύνθλιψη.
3. 3 Εξηγήστε τη θεωρία πίσω από το πείραμα. Χρησιμοποιήστε τις πληροφορίες στην ενότητα Πώς λειτουργεί για να διδάξετε στους μαθητές γιατί συντρίφθηκε το κουτί. Ρωτήστε τους αν ταιριάζει με αυτά που βρήκαν στα πειράματά τους. Διαφήμιση

Q&A κοινότητας

Αναζήτηση Προσθήκη νέας ερώτησης

• Ερώτηση Ποιος είναι ο σκοπός αυτού του πειράματος;Meredith Juncker, PhD
  Ο Επιστημονικός Ερευνητής Meredith Juncker είναι υποψήφιος διδάκτορας στη Βιοχημεία και τη Μοριακή Βιολογία στο Κέντρο Επιστημών Υγείας της Πολιτείας της Λουιζιάνας. Οι μελέτες της επικεντρώνονται σε πρωτεΐνες και νευροεκφυλιστικές ασθένειες.Meredith Juncker, PhDΕπιστημονικός Ερευνητής Εμπειρογνώμονας Απάντηση Ο σκοπός αυτού του πειράματος είναι να καταδείξει τις αλλαγές φάσης (νερό σε ατμό) και την επίδραση της μη ισορροπημένης πίεσης (συμπύκνωση ατμού, προκαλώντας κενό μέσα στο δοχείο = μη ισορροπημένη πίεση).
• Ερώτηση Μπορούμε να θερμάνουμε το δοχείο σε καυστήρα;Meredith Juncker, PhD
  Ο Επιστημονικός Ερευνητής Meredith Juncker είναι υποψήφιος διδάκτορας στη Βιοχημεία και τη Μοριακή Βιολογία στο Κέντρο Επιστημών Υγείας της Πολιτείας της Λουιζιάνας. Οι μελέτες της επικεντρώνονται σε πρωτεΐνες και νευροεκφυλιστικές ασθένειες.Meredith Juncker, PhDΑπάντηση Εμπειρογνωμόνων Επιστημονικών Ερευνητών Ναι. Απλά προσέξτε να το διατηρήσετε σε χαμηλότερη θερμοκρασία, ώστε να μην λιώσει το κουτί σας!
• Ερώτηση Αντί να θερμαίνω το κουτί σε μια σόμπα, μπορώ να το βάλω στον ήλιο; Όχι. Δεν θα είναι αρκετά ζεστό. Θα πρέπει να είναι πολύ πιο ζεστό, οπότε είναι αρκετά ζεστό για να κάνει υδρατμούς.
• Ερώτηση Μπορώ να έχω το ίδιο αποτέλεσμα έχοντας ζεστό νερό στο μπολ και κρύο νερό στο δοχείο; Όχι, γιατί το δοχείο πρέπει να είναι σε θέση να παράγει υδρατμούς για να λειτουργήσει πραγματικά.
• Ερώτηση Γιατί πιστεύετε ότι η ποσότητα νερού που τοποθετείται στο κουτί επηρεάζει την ποσότητα που μπορεί να συνθλίψει το κουτί; Ο λόγος που αυτό επηρεάζεται οφείλεται στην ποσότητα υδρατμών που παράγετε. Με περισσότερο νερό έχετε μεγαλύτερη πίεση, έτσι θα υπάρχει περισσότερη δύναμη στο κουτί.
• Ερώτηση Μπορείτε να έχετε το ίδιο αποτέλεσμα βάζοντας ένα άδειο πλαστικό μπουκάλι στον καταψύκτη και στη συνέχεια το τρέχετε κάτω από ζεστό νερό; Το μπουκάλι θα επεκταθεί με τον αέρα μέσα του, οπότε δεν θα εκραγεί σαν μπαλόνι.
• Ερώτηση Μετά τη σύνθλιψη του δοχείου, γιατί βγήκε νερό από το κουτί αφού τραβήχτηκε από το νερό; Το καπνιστό νερό ωθήθηκε στο κρύο νερό και το κρύο νερό αναρροφήθηκε στο δοχείο.
• Ερώτηση Μπορώ να το κάνω με ένα μπουκάλι νερό; Ναί. Λειτουργεί με ένα μπουκάλι νερό.

Αναπάντητες ερωτήσεις

• Ποια μεταβλητή αλλάζει; Απάντηση

Κάντε μια ερώτηση αριστερά 200 χαρακτήρες Συμπεριλάβετε τη διεύθυνση email σας για να λάβετε ένα μήνυμα όταν απαντηθεί αυτή η ερώτηση. υποβάλλουν
Διαφήμιση

βίντεο . Χρησιμοποιώντας αυτήν την υπηρεσία, ορισμένες πληροφορίες ενδέχεται να κοινοποιηθούν στο YouTube.

Συμβουλές

• Χαμηλώστε το δοχείο στο νερό με τις λαβίδες, αντί να το ρίξετε.

Διαφήμιση

Προειδοποιήσεις

• Τα μεγαλύτερα παιδιά (ηλικίας 12+) μπορεί να έχουν τη δυνατότητα να κάνουν οι ίδιοι τη δραστηριότητα, αλλά μόνο υπό την επίβλεψη ενηλίκων! Ποτέ μην επιτρέπετε περισσότερα από ένα άτομα να κάνουν την επίδειξη κάθε φορά, εκτός εάν υπάρχουν περισσότεροι από ένας επόπτες.
• Το δοχείο και το νερό στο εσωτερικό θα είναι ζεστά. Ζητήστε από τους συμμετέχοντες να σταθούν πίσω καθώς το δοχείο αναδιπλώνεται στο νερό, για να μην τραυματιστούν από το σπρέι ζεστού νερού.

Διαφήμιση

Πράγματα που θα χρειαστείτε

• Κενά δοχεία σόδας αλουμινίου
• Λαβίδες αρκετά μεγάλες ώστε να χειρίζονται άνετα τα ζεστά δοχεία
• Σόμπα, εστία μαγειρέματος ή καυστήρα Bunsen
• Μπολ με κρύο νερό