Περιεχόμενο

• Για να πας
• Μέρος 1 από 3: Σύνθλιψη ενός κουτιού
• Μέρος 2 από 3: Πώς λειτουργεί
• Μέρος 3 από 3: Βοηθώντας τους μαθητές να μάθουν από το πείραμα
• Συμβουλές
• Προειδοποιήσεις
• Απαιτήσεις

Μπορείτε να συμπιέσετε ένα δοχείο σόδας με τίποτα εκτός από μια πηγή θερμότητας και ένα μπολ με νερό. Αυτή είναι μια εξαιρετική επίδειξη ορισμένων φυσικών αρχών, συμπεριλαμβανομένης της πίεσης του αέρα και της έννοιας του κενού. Το πείραμα μπορεί να γίνει από έναν δάσκαλο ως επίδειξη, ή υπό την επίβλεψη, από μαθητές.

Για να πας

Μέρος 1 από 3: Σύνθλιψη ενός κουτιού

1. Βάλτε λίγο νερό σε ένα άδειο δοχείο σόδας. Ξεπλύνετε το δοχείο με λίγο νερό και, στη συνέχεια, προσθέστε περίπου 15-30 ml (1-2 κουταλιές της σούπας.) Νερού στο δοχείο. Εάν δεν έχετε μια κουταλιά, απλώς βάλτε αρκετό νερό στο κουτί για να καλύψετε το κάτω μέρος.
2. Ετοιμάστε ένα μπολ με παγωμένο νερό. Γεμίστε ένα μπολ με κρύο νερό και πάγο ή με νερό που έχει ψυχθεί στο ψυγείο. Χρησιμοποιήστε ένα μπολ που είναι αρκετά βαθύ για να εκτελέσετε το πείραμα, αλλά αυτό δεν είναι απαραίτητο. Ένα καθαρό μπολ καθιστά ευκολότερο να δείτε το δοχείο να συμπιέζεται.
3. Φορέστε γυαλιά ασφαλείας και χρησιμοποιήστε πένσα. Σε αυτό το πείραμα, θερμαίνετε ένα δοχείο έως ότου βράσει το νερό στο δοχείο και στη συνέχεια βυθίστε το δοχείο κάτω από το νερό. Όλοι οι γειτονικοί θα πρέπει να φορούν γυαλιά ασφαλείας σε περίπτωση που είναι ζεστό νερό. Χρειάζεστε επίσης λαβίδες για να σηκώσετε το δοχείο, χωρίς να κάψετε τον εαυτό σας, και να το βυθίσετε στο νερό. Εξασκηθείτε στην παραλαβή του δοχείου μερικές φορές για να βεβαιωθείτε ότι έχετε σταθερό κράτημα.
   • Προχωρήστε μόνο υπό την επίβλεψη ενός ενήλικα.
4. Ζεσταίνετε το δοχείο στη σόμπα. Τοποθετήστε το δοχείο σε όρθια θέση σε ένα μικρό καυστήρα και γυρίστε τη φωτιά σε χαμηλή. Αφήστε το νερό να βράσει και αφήστε το να βράσει για περίπου 30 δευτερόλεπτα.
   • Εάν μυρίζετε κάτι περίεργο ή μεταλλικό, μεταβείτε δεξιά στο επόμενο μέρος. Το νερό μπορεί να έχει βράσει ξηρό ή μπορεί να έχετε ρυθμίσει τη θερμότητα πολύ υψηλή, προκαλώντας τήξη μελανιού ή αλουμινίου στο δοχείο.
   • Εάν η σόμπα σας δεν διαθέτει βάση για ένα δοχείο, χρησιμοποιήστε μια εστία ή χρησιμοποιήστε λαβίδες με ανθεκτική στη θερμότητα λαβή για να συγκρατήσετε το δοχείο πάνω από τη φωτιά.
5. Χρησιμοποιήστε τις λαβίδες για να αναποδογυρίσετε το δοχείο στο κρύο νερό. Κρατήστε την πένσα με τις παλάμες σας στραμμένες προς τα πάνω. Χρησιμοποιήστε τις λαβίδες για να σηκώσετε το δοχείο, στη συνέχεια γυρίστε το γρήγορα πάνω από το κρύο νερό και στη συνέχεια βυθίστε το δοχείο στο μπολ.
   • Μην ανησυχείτε, γιατί η συμπίεση του κουτιού μπορεί να προκαλέσει πολύ θόρυβο!

Μέρος 2 από 3: Πώς λειτουργεί

1. Πίεση αέρα. Ο αέρας γύρω σας πιέζει το σώμα σας από όλες τις πλευρές, με πίεση 101 kPa στο επίπεδο της θάλασσας. Αυτό από μόνο του είναι αρκετό για να πιέσετε ένα κουτί, ή ακόμα και εσείς και εγώ! Αυτό δεν συμβαίνει επειδή ο αέρας στο δοχείο (ή το υλικό στο σώμα σας) σπρώχνει με την ίδια ποσότητα πίεσης και επειδή η πίεση του αέρα ακυρώνεται, επειδή δρα σε ένα αντικείμενο από όλες τις γωνίες με την ίδια ποσότητα πίεσης .
2. Τι συμβαίνει όταν ζεσταίνετε το δοχείο με νερό. Όταν βράζει το νερό στο δοχείο, μπορείτε να δείτε ότι αρχίζει να σχηματίζεται ατμός. Αυτό θα ωθήσει λίγο τον αέρα στο κουτί για να δημιουργήσει χώρο για το αυξανόμενο νέφος σταγονιδίων νερού.
   • Παρόλο που το δοχείο έχει τώρα λιγότερο αέρα στο εσωτερικό του, δεν θα συμπιεστεί ακόμη, επειδή οι υδρατμοί έχουν αντικαταστήσει τον αέρα.
   • Γενικά, όσο περισσότερο θερμαίνεται ένα υγρό ή αέριο, τόσο περισσότερο θα διαστέλλεται. Εάν είναι κλειστό δοχείο, η πίεση θα συνεχίσει να αυξάνεται επειδή ο αέρας δεν μπορεί να διαφύγει.
3. Γιατί συμπιέζεται το κουτί. Εάν το κουτί είναι ανάποδα, η κατάσταση αλλάζει με δύο τρόπους. Πρώτον, δεν μπορεί να ρέει περισσότερος αέρας στο δοχείο, επειδή η είσοδος εμποδίζεται από νερό. Δεύτερον, οι υδρατμοί στο δοχείο θα κρυώσουν γρήγορα και ως εκ τούτου καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο και τελικά επιστρέφουν στην αρχική κατάσταση, το λίγο νερό που βάζουμε πρώτα στο δοχείο. Ξαφνικά το μεγαλύτερο μέρος του δοχείου δεν καταλαμβάνεται πλέον από τον αέρα, αλλά έχει γίνει κενό! Ο αέρας που πιέζει το δοχείο από έξω δεν αντισταθμίζεται πλέον, προκαλώντας την αποτυχία του κουτιού.
   • Το δωμάτιο όπου δεν υπάρχει αέρα ονομάζεται δωμάτιο κενό.
4. Κοιτάξτε προσεκτικά το κουτί για να δείτε ένα άλλο αποτέλεσμα του πειράματος. Η πρόληψη ενός κενού στο δοχείο έχει ένα άλλο αποτέλεσμα, εκτός από τη συμπίεση του δοχείου. Δώστε ιδιαίτερη προσοχή στο δοχείο όταν τοποθετείται κάτω από νερό. Θα δείτε μια μικρή ποσότητα νερού να απορροφάται στο δοχείο και στη συνέχεια να στάζει πίσω. Αυτό συμβαίνει επειδή το νερό πιέζει το άνοιγμα, αλλά είναι αρκετά σκληρό για να γεμίσει το δοχείο λίγο πριν συμπιεστεί το αλουμίνιο.

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

1. Ρωτήστε τους μαθητές γιατί συμπιέζεται το κουτί. Δείτε αν οι μαθητές έχουν μια ιδέα για το τι συνέβη στο κουτί. Μην επιβεβαιώσετε ή αντικρούσετε καμία από τις ιδέες σε αυτό το σημείο. Μην αφήσετε καμία ιδέα στην άκρη και αφήστε τους μαθητές να εξηγήσουν πώς το σκέφτηκαν.
2. Βοηθήστε τους μαθητές να βρουν παραλλαγές στο πείραμα. Νέα πειράματα για να δοκιμάσουν τις δικές τους ιδέες και ζητήστε τους να προβλέψουν τι θα συμβεί πριν ξεκινήσουν. Εάν δυσκολεύονται να βρουν κάτι, ακολουθούν μερικές πιθανές παραλλαγές που προτείνουν:
   • Εάν ένας μαθητής πιστεύει ότι το δοχείο συμπιέζεται από το νερό, όχι από το κενό, ζητήστε του να γεμίσει ένα δοχείο εντελώς με νερό και να δει εάν είναι συμπιεσμένο.
   • Δοκιμάστε το ίδιο πείραμα με ένα πιο ανθεκτικό δοχείο. Εάν το υλικό είναι βαρύτερο, θα χρειαστεί περισσότερος χρόνος για να συμπιεστεί, προκαλώντας περισσότερο πάγο νερό να μπει στο δοχείο.
   • Προσπαθήστε να αφήσετε το δοχείο να κρυώσει πριν το τοποθετήσετε στο παγωμένο νερό. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα περισσότερο αέρα στο δοχείο, κάτι που θα μειώσει τη συμπίεση.
3. Εξηγήστε τη θεωρία πίσω από το πείραμα. Χρησιμοποιήστε τις πληροφορίες στην ενότητα Πώς λειτουργεί για να εξηγήσετε στους μαθητές γιατί συμπιέζεται το κουτί. Ρωτήστε εάν το αποτέλεσμα του πειράματος συμφωνεί με τη δική τους συλλογιστική.

Συμβουλές

• Μην ρίχνετε το δοχείο στο νερό, αλλά χρησιμοποιήστε τις λαβίδες για να το βυθίσετε.

Προειδοποιήσεις

• Το δοχείο και το νερό σε αυτό θα είναι πολύ ζεστό. Μόλις τοποθετήσετε το δοχείο στο κρύο νερό, αφήστε τους θεατές να αποστασιοποιηθούν ώστε να μην τραυματιστούν από πιτσιλιές ζεστού νερού.
• Τα μεγαλύτερα παιδιά (12+) μπορούν να πραγματοποιήσουν αυτό το πείραμα μόνοι τους, αλλά μόνο εάν ένας ενήλικος είναι εκεί για να επιβλέπει! Δεν πρέπει να συμμετέχουν περισσότερα από 1 άτομα σε αυτό το πείραμα ταυτόχρονα, εκτός εάν υπάρχουν αρκετοί ενήλικες για βοήθεια.

Απαιτήσεις

• Άδεια κουτιά σόδας
• Λαβίδες αρκετά μακριά για να συγκρατούν καλά τα ζεστά δοχεία, από απόσταση
• Καφετιέρα ή καυστήρας Bunsen
• Ελάτε με παγωμένο νερό