Krumpa dós með loftþrýstingi

Efni.

Að stíga
Hluti 1 af 3: Mylja dós
Hluti 2 af 3: Hvernig það virkar
3. hluti af 3: Að hjálpa nemendum að læra af tilrauninni
Ábendingar
Viðvaranir
Nauðsynjar

Þú getur þjappað gosdós með engu nema hitagjafa og vatnsskál. Þetta er frábær sýning á fjölda líkamlegra meginreglna, þar með talið loftþrýsting og tómarúmshugtakið. Kennarinn getur gert tilraunina sem sýnikennslu, eða undir leiðsögn, af nemendum.

Að stíga

Hluti 1 af 3: Mylja dós

Settu smá vatn í tóma gosdós. Skolið dósina með smá vatni og bætið síðan um 15–30 ml (1-2 msk.) Af vatni í dósina. Ef þú ert ekki með ausa skaltu bara setja nóg vatn í dósina til að hylja botninn.
Undirbúið skál af ísvatni. Fylltu skálina með köldu vatni og ís eða með vatni sem hefur verið kælt í kæli. Til að gera þetta skaltu nota skál sem er nógu djúp til að gera tilraunina, en það er ekki nauðsynlegt. Tær skál gerir það auðveldara að sjá dósina sem er þjappað saman.
Settu upp öryggisgleraugu og notaðu töng. Í þessari tilraun hitarðu dós þar til vatnið í dósinni sýður og dýfir síðan dósinni undir vatni. Allir í nágrenninu ættu að nota öryggisgleraugu ef heitt vatn skvettist á. Þú þarft líka töng til að taka dósina upp án þess að brenna þig og sökkva henni niður í vatnið. Æfðu þig í að taka dósina nokkrum sinnum til að ganga úr skugga um að þú hafir fast tök.
- Haltu aðeins áfram undir eftirliti fullorðins fólks.
Hitið dósina á eldavélinni. Settu dósina upprétta á lítinn brennara og breyttu hitanum í lágan. Láttu vatnið sjóða og láttu það sjóða í um það bil 30 sekúndur.
- Ef þú finnur lykt af einhverju undarlegu eða málmi skaltu hoppa beint yfir í næsta hluta. Vatnið gæti hafa soðið þurrt eða þú hefur stillt hitann of hátt og valdið því að blek eða álið í dósinni bráðnar.
- Ef eldavélin þín hefur ekki grunn fyrir dós skaltu nota hitaplata eða nota töng með hitaþolnu handfangi til að halda dósinni yfir eldinum.
Notaðu töngina til að snúa dósinni við í kalda vatninu. Haltu töngunum með lófunum upp. Notaðu töngina til að taka dósina upp, snúðu henni síðan fljótt yfir kalda vatnið og dældu síðan dósinni í skálina.
- Ekki vera brugðið, því að þjappa dósinni getur verið mikill hávaði!

Hluti 2 af 3: Hvernig það virkar

Loftþrýstingur. Loftið í kringum þig þrýstir á líkama þinn frá öllum hliðum, með 101 kPa þrýstingi við sjávarmál. Þetta eitt og sér er nóg til að kreista dós, eða jafnvel þú og ég! Þetta gerist ekki vegna þess að loftið í dósinni (eða efninu í líkama þínum) ýtir út með sama magni af þrýstingi og vegna þess að loftþrýstingur hættir við sig, vegna þess að það hefur áhrif á hlut frá öllum sjónarhornum með sama magni af þrýstingi .
Hvað gerist þegar þú hitar dósina með vatni. Þegar vatnið í dósinni sýður sérðu að gufa byrjar að myndast. Þetta mun ýta einhverju lofti í dósinni út til að búa til pláss fyrir vaxandi ský vatnsdropa.
- Þrátt fyrir að dósin hafi nú minna loft að innan, verður henni ekki þjappað enn, því vatnsgufan hefur tekið sæti loftsins.
- Almennt, því meira sem vökvi eða gas er hitað, því meira mun það stækka. Ef það er lokað ílát mun þrýstingurinn halda áfram að aukast vegna þess að loftið kemst ekki.
Af hverju dósinni er þjappað saman. Ef dósinni er snúið á hvolf breytist ástandið á tvo vegu. Í fyrsta lagi getur ekki meira loft streymt inn í dósina, því inngangurinn er læstur af vatni. Í öðru lagi mun vatnsgufan í dósinni kólna hratt og taka því minna pláss og fara að lokum aftur í upphafsástandið, litla vatnið sem við setjum í dósina fyrst. Skyndilega er mest af rýminu í dósinni ekki lengur upptekið af lofti heldur er orðið tómarúm! Loftið sem þrýstir á dósina að utan er nú ekki bætt og veldur því að dósin bilar.
- Herbergi þar sem ekkert loft er kallað eitt ryksuga.
Horfðu vel á dósina til að sjá önnur áhrif tilraunarinnar. Að koma í veg fyrir tómarúm í dósinni hefur önnur áhrif, fyrir utan að þjappa dósina. Fylgstu vel með dósinni þegar hún er sett undir vatn. Þú munt sjá að lítið magn af vatni sogast í dósina og dreypir síðan aftur út. Þetta er vegna þess að vatnið er að þrýsta á opið, en bara nógu erfitt til að fylla dósina aðeins áður en álinu er þjappað saman.

3. hluti af 3: Að hjálpa nemendum að læra af tilrauninni

Spurðu nemendur af hverju verið er að þjappa dósinni saman. Athugaðu hvort nemendur hafi hugmynd um hvað varð um dósina. Ekki staðfesta eða hrekja neinar hugmyndir á þessum tímapunkti. Ekki setja neina hugmynd til hliðar og láta nemendur útskýra hvernig þeir hugsuðu um það.
Hjálpaðu nemendum að koma með tilbrigði við tilraunina. Nýjar tilraunir til að prófa eigin hugmyndir og biðja þá um að spá fyrir um hvað gerist áður en þær byrja. Ef þeir eiga erfitt með að koma með eitthvað, þá eru nokkur möguleg afbrigði sem þú getur stungið upp á:
- Ef nemandi heldur að dósinni sé þjappað saman af vatninu, ekki tómarúminu, láttu þá fylla dósina að fullu af vatni og sjá hvort hún er þjappað saman.
- Prófaðu sömu tilraun með sterkari ílát. Ef efnið er þyngra mun það taka lengri tíma að þjappa saman og valda því að meira ísvatn kemst í gáminn.
- Reyndu að láta dósina kólna áður en þú setur hana í ísvatnið. Þetta hefur í för með sér meira loft í dósinni sem dregur úr þjöppuninni.
Útskýrðu kenninguna á bak við tilraunina. Notaðu upplýsingarnar í hlutanum Hvernig það virkar til að útskýra fyrir nemendum hvers vegna dósinni er þjappað saman. Spurðu hvort niðurstaða tilraunarinnar sé sammála þeirra eigin rökum.

Ábendingar

Ekki sleppa dósinni í vatnið, heldur notaðu töngina til að sökkva henni niður.

Viðvaranir

Dósin og vatnið í henni verður mjög heitt. Um leið og þú setur dósina í kalda vatnið skaltu leyfa áhorfendum að fjarlægjast sig til að forðast að meiða einhvern vegna skvetta af heitu vatni.
Eldri börn (12+) geta framkvæmt þessa tilraun sjálf, en aðeins ef fullorðinn er til staðar til að hafa eftirlit með því! Ekki fleiri en 1 einstaklingur ætti að taka þátt í þessari tilraun hverju sinni, nema það séu nokkrir fullorðnir til að aðstoða.