Περιεχόμενο

• Βήματα
• Μέρος 1 από 3: Πώς να ισιώσετε ένα κουτί λεμονάδας αλουμινίου
• Μέρος 2 από 3: Πώς λειτουργεί
• Μέρος 3 από 3: Βοηθώντας τους μαθητές να μάθουν μέσω πειράματος
• Συμβουλές
• Προειδοποιήσεις
• Τι χρειάζεσαι

Μπορείτε να ισιώσετε ένα κουτί λεμονάδας αλουμινίου με μια πηγή θερμότητας και ένα δοχείο με νερό. Αυτή είναι μια εξαιρετική οπτική επίδειξη ορισμένων επιστημονικών αρχών, συμπεριλαμβανομένης της πίεσης του αέρα και της έννοιας του κενού. Το πείραμα μπορεί να διεξαχθεί από καθηγητές ή μαθητές λυκείου υπό την καθοδήγησή τους ως πείραμα.

Βήματα

Μέρος 1 από 3: Πώς να ισιώσετε ένα κουτί λεμονάδας αλουμινίου

1. 1 Ρίξτε λίγο νερό σε ένα άδειο δοχείο αλουμινίου. Ξεπλύνετε και αφήστε περίπου 15-30 χιλιοστόλιτρα (1-2 κουταλάκια του γλυκού) νερό στο κάτω μέρος. Εάν δεν έχετε κουτάλι μέτρησης, απλώς καλύψτε το κάτω μέρος ενός κουτιού αλουμινίου με νερό.
2. 2 Ετοιμάστε ένα μπολ με παγωμένο νερό. Γεμίστε ένα δοχείο με κρύο νερό και πάγο ή νερό που έχει αποθηκευτεί στο ψυγείο. Συνιστάται να πάρετε ένα μπολ αρκετά βαθύ για να χωρέσει ολόκληρο το βάζο - τότε θα είναι πιο εύκολο να πειραματιστείτε - αλλά αυτό δεν είναι απαραίτητο. Θα είναι πιο βολικό να παρατηρήσετε την ισοπέδωση του βάζου μέσω ενός διαφανούς μπολ.
3. 3 Βρείτε προστατευτικά γυαλιά συγκόλλησης και πένσα. Σε αυτό το πείραμα, θα ζεστάνετε ένα δοχείο αλουμινίου μέχρι να βράσει το νερό μέσα του και στη συνέχεια θα το μεταφέρετε γρήγορα. Όλοι οι παρατηρητές και ο πειραματιστής πρέπει να φορούν προστατευτικά γυαλιά σε περίπτωση που χυθεί ζεστό νερό στα μάτια τους. Θα χρειαστείτε επίσης λαβίδες για να πάρετε το βάζο για να μην καείτε και στη συνέχεια βυθίστε το ανάποδα σε ένα μπολ με παγωμένο νερό. Εξασκηθείτε στο να πιάνετε το βάζο με τις λαβίδες σας μέχρι να το κρατήσετε άνετα.
   • Συνεχίστε μόνο υπό την επίβλεψη ενηλίκων.
4. 4 Ζεσταίνουμε το βάζο στη σόμπα. Τοποθετήστε ένα δοχείο αλουμινίου ανάποδα σε έναν καυστήρα και, στη συνέχεια, ανάψτε χαμηλή φωτιά ή θερμότητα. Αφήστε το νερό να βράσει και αφήστε το να βράσει και αφήστε τον ατμό για περίπου 30 δευτερόλεπτα.
   • Εάν παρατηρήσετε μια παράξενη ή μεταλλική μυρωδιά, προχωρήστε αμέσως στο επόμενο βήμα. Το νερό μπορεί να έβρασε ή η θερμότητα να ήταν υπερβολική ώστε το χρώμα ή το αλουμίνιο να λιώσουν.
   • Εάν το δοχείο αλουμινίου δεν ταιριάζει σωστά στον καυστήρα, χρησιμοποιήστε μια ηλεκτρική σόμπα ή κρατήστε το δοχείο πάνω από μια φωτιά με λαβίδες ανθεκτικές στη θερμότητα.
5. 5 Χρησιμοποιήστε λαβίδες για να ανατρέψετε το ζεστό βάζο ανάποδα σε κρύο νερό. Κρατήστε τις λαβίδες με την παλάμη σας προς τα πάνω. Πάρτε ένα βάζο με λαβίδες, γυρίστε το γρήγορα σε ένα μπολ με κρύο νερό και βυθίστε το μέσα σε αυτό.
   • Να είστε έτοιμοι να ακούσετε δυνατούς θορύβους γιατί το βάζο μπορεί να ισοπεδώσει αρκετά γρήγορα!

Μέρος 2 από 3: Πώς λειτουργεί

1. 1 Μάθετε τι είναι η πίεση του αέρα. Ο αέρας πιέζει εμάς και σε οποιοδήποτε άλλο αντικείμενο με δύναμη 101 kPa (kilopascal) (1 kg ανά cm2) όταν βρίσκεστε στο επίπεδο της θάλασσας. Και γενικά, αυτό αρκεί για να ισοπεδώσει το δοχείο, ή ακόμα και ένα άτομο! Αλλά αυτό δεν συμβαίνει, επειδή ο αέρας μέσα στο δοχείο (ή η ύλη μέσα στο σώμα μας) πιέζεται προς τα έξω με την ίδια δύναμη και η πίεση του αέρα φαίνεται να μηδενίζεται λόγω του γεγονότος ότι μας πιέζει ομοιόμορφα από όλες τις πλευρές Ε
2. 2 Μάθετε τι συμβαίνει όταν ζεσταίνετε ένα βάζο με νερό. Όταν το νερό στο βάζο βράζει, μπορείτε να δείτε πώς αρχίζει να "τρέχει" με τη μορφή μικρών σταγονιδίων στον αέρα - αυτό το γνωρίζουμε ως ατμός. Μέρος του αέρα ωθείται έξω από το δοχείο αυτή τη στιγμή για να δημιουργηθεί χώρος για ένα διευρυνόμενο σύννεφο σταγονιδίων νερού.
   • Παρά το γεγονός ότι το βάζο χάνει λίγο από τον αέρα, εξακολουθεί να μην ισιώνει, επειδή ο ατμός παίρνει τώρα τη θέση του εκτοπισμένου αέρα, ο οποίος πιέζει επίσης από μέσα.
   • Γενικά, όσο περισσότερο θερμαίνετε ένα υγρό ή αέριο, τόσο περισσότερο διαστέλλεται. Εάν βρίσκεται σε κλειστό δοχείο και δεν μπορεί να επεκταθεί, τότε η πίεση αυξάνεται.
3. 3 Κατανοήστε πώς ισοπεδώνει ένας κουτί. Όταν το δοχείο είναι ανάποδο σε κρύο νερό, η κατάσταση αλλάζει προς δύο κατευθύνσεις. Πρώτον, το δοχείο στερείται πρόσβασης στον αέρα, καθώς η τρύπα είναι φραγμένη από νερό. Δεύτερον, ο ατμός μέσα στο δοχείο κρυώνει γρήγορα. Οι υδρατμοί συμπιέζονται στον αρχικό του όγκο - μια μικρή ποσότητα νερού στο κάτω μέρος του δοχείου. Ξαφνικά, το μεγαλύτερο μέρος του χώρου μέσα στο βάζο είναι χωρίς τίποτα - δεν υπάρχει καν αέρας εκεί! Ο αέρας που πιέζει στο εξωτερικό του δοχείου όλο αυτό το διάστημα δεν έχει πλέον καμία αντίσταση από το εσωτερικό του, οπότε ισιώνει το δοχείο προς τα μέσα.
   • Ο χώρος στον οποίο δεν υπάρχει τίποτα ονομάζεται κενό.
4. 4 Παρατηρήστε προσεκτικά το βάζο κατά τη διάρκεια του πειράματος και ανακαλύψτε ένα άλλο αποτέλεσμα. Η εμφάνιση ενός κενού, ή άδειου χώρου, μέσα στο δοχείο έχει μια άλλη συνέπεια εκτός από την ισοπέδωση. Ρίξτε μια προσεκτική ματιά στο βάζο όταν το βυθίζετε στο νερό και όταν το βγάζετε. Θα μπορείτε να παρατηρήσετε πώς λίγο νερό απορροφάται στο βάζο και μετά βγαίνει ξανά. Αυτό συμβαίνει επειδή το νερό πιέζει προς το άνοιγμα του δοχείου, αλλά αυτή η πίεση είναι αρκετή μόνο για να γεμίσει μόνο ένα μικρό χώρο στο εσωτερικό του κουτιού αλουμινίου προτού ισοπεδώσει.

Μέρος 3 από 3: Βοηθώντας τους μαθητές να μάθουν μέσω πειράματος

1. 1 Ρωτήστε τους μαθητές γιατί το βάζο είναι πεπλατυσμένο. Δείτε αν έχουν κάποια άποψη σχετικά με αυτό. Μην επιβεβαιώσετε ή αρνηθείτε καμία από τις απαντήσεις σε αυτό το στάδιο. Αναγνωρίστε κάθε ιδέα και ζητήστε από τους μαθητές να εξηγήσουν το κομμάτι της σκέψης τους.
2. 2 Βοηθήστε τους μαθητές με επιλογές να εξηγήσουν το πείραμα. Ζητήστε τους να βρουν νέα πειράματα για να δοκιμάσουν τις ιδέες τους. Πριν ξεκινήσετε νέα πειράματα, ρωτήστε τους τι πιστεύουν ότι θα συμβεί στη διαδικασία. Αν δυσκολεύονται να βρουν νέες εμπειρίες, ελάτε στη διάσωση. Ακολουθούν ορισμένες επιλογές που μπορεί να σας φανούν χρήσιμες:
   • Εάν ο μαθητής πιστεύει ότι το νερό (και όχι ο ατμός) μέσα στο βάζο είναι υπεύθυνο για την ισοπέδωση του, αφήστε το να γεμίσει ολόκληρο το βάζο με νερό και δείτε αν παραμορφώνεται.
   • Δοκιμάστε το ίδιο πείραμα με πιο σκληρό δοχείο. Το ισχυρότερο υλικό θα ισοπεδώσει περισσότερο, δίνοντας χρόνο παγωμένου νερού να γεμίσει το δοχείο.
   • Δοκιμάστε να αφήσετε το βάζο να κρυώσει ελαφρώς πριν το βυθίσετε σε παγωμένο νερό. Το αποτέλεσμα θα είναι περισσότερος αέρας στο δοχείο και λιγότερη παραμόρφωση.
3. 3 Εξηγήστε τη θεωρία πίσω από το πείραμα. Χρησιμοποιήστε τις πληροφορίες στην ενότητα Πώς λειτουργεί για να βοηθήσετε τους μαθητές να καταλάβουν γιατί το βάζο ισοπεδώθηκε. Ρωτήστε τους αν η εξήγηση ταιριάζει με τις ιδέες τους για τις οποίες κατέληξαν στα δικά τους πειράματα.

Συμβουλές

• Βουτήξτε το βάζο στο νερό με λαβίδες, μην το ρίξετε.

Προειδοποιήσεις

• Το βάζο και το νερό μέσα του θα είναι ζεστά. Βάλτε τους συμμετέχοντες στο πείραμα να σταθούν πίσω σας καθώς το δοχείο είναι βυθισμένο στο νερό, ώστε να μην βλάψουν τον ξαφνικό ψεκασμό ζεστού νερού.
• Παιδιά άνω των 12 ετών μπορούν να πραγματοποιήσουν το πείραμα μόνοι τους, αλλά μόνο υπό την επίβλεψη ενηλίκων! Ποτέ μην επιτρέπετε σε περισσότερα από ένα άτομα να πραγματοποιούν ένα πείραμα κάθε φορά, εκτός εάν υπάρχουν επίσης περισσότεροι από ένας ηγέτες.

Τι χρειάζεσαι

• Κενά κουτιά λεμονάδας αλουμινίου
• Οι λαβίδες είναι αρκετά μεγάλες για να συγκρατούν άνετα το ζεστό βάζο
• Καυστήρας αερίου ή ηλεκτρικής κουζίνας ή καυστήρας Bunsen
• Μπολ με κρύο νερό