Puteți zdrobi o cutie de sodiu folosind nimic mai mult decât o sursă de căldură și un castron cu apă. Aceasta este o demonstrație vizuală excelentă a unor principii științifice simple, inclusiv presiunea aerului și conceptul de vid. Experimentul poate fi realizat de profesori ca demonstrație sau de elevi maturi sub supraveghere.
Pași
Parte unu din 3: Zdrobirea unei cutii de sodă
- unu Se toarnă puțină apă într-o cutie de sodă goală. Clătiți o cutie de sodă cu apă și lăsați aproximativ 15-30 de mililitri (1,0-2,0 linguri SUA) de apă în fundul cutiei. Dacă nu aveți o lingură de măsurare, turnați doar suficientă apă pentru a acoperi fundul cutiei.
- 2 Pregătiți un castron cu apă cu gheață. Umpleți un castron cu apă rece și gheață sau cu apă care a fost păstrată într-un frigider rece. Un castron suficient de adânc pentru a ține cutia poate face mai ușoară desfășurarea experimentului, dar nu este necesar. Un castron limpede va face mai ușor să priviți cum se poate zdrobi.
- 3 Obțineți ochelari de protecție și cleste. În acest experiment, veți încălzi această cutie de sodă până când apa din ea fierbe, apoi o veți muta rapid. Toți cei din apropiere ar trebui să poarte ochelari de protecție împotriva stropirii în cazul în care apa fierbinte este pulverizată spre ochi. De asemenea, veți avea nevoie de o pereche de clești pentru a apuca cutia fierbinte fără să vă ardeți, apoi întoarceți-o cu capul în jos în castronul cu apă cu gheață. Exersați să ridicați cutia cu cleștele, astfel încât să fiți siguri că pot ridica cutia cu fermitate.
- Continuați doar cu supravegherea unui adult.
- 4 Încălziți cutia pe aragaz. Așezați cutia de sodă în poziție verticală pe un arzător pentru aragaz, apoi puneți setarea căldurii la minim. Lăsați apa să fiarbă în afara cutiei, clocotind și scăpând vapori de apă timp de aproximativ treizeci de secunde.
- Dacă mirosiți ceva ciudat sau metalic, treceți imediat la secțiunea următoare. Este posibil ca apa să fi fiert sau căldura să fi fost prea mare, provocând topirea cernelii sau a aluminiului de pe cutie.
- În cazul în care arzătorul aragazului dvs. nu poate sprijini cana de sodiu, utilizați o placă fierbinte sau utilizați clești cu mânere rezistente la căldură pentru a ține cana de sodă peste aragaz.
- 5 Folosiți cleștele pentru a transforma cutia fierbinte cu capul în jos în apă rece. Țineți cleștele cu palma îndreptată în sus. Folosiți cleștele pentru a ridica cutia, apoi întoarceți-o rapid deasupra băii de apă rece, introducând cutia în vasul cu apă.
- Fiți pregătiți pentru un zgomot puternic, deoarece cutia este zdrobită rapid! Datorită sunetului, evitați efectuarea experimentului în jurul copiilor mai mici de vârsta grădiniței.
Parte 2 din 3: Cum functioneaza
- unu Aflați despre presiunea aerului. Aerul din jurul tău se presează împotriva ta și a oricărui alt obiect, cu o presiune de până la 101 kPa (14,7 lire pe inch pătrat) atunci când ești la nivelul mării. Acest lucru ar fi în mod normal suficient pentru a zdrobi o cutie singură sau chiar o persoană! Acest lucru nu se întâmplă deoarece aerul din interiorul cutiei de sodă (sau materialul din interiorul corpului) se împinge spre exterior cu o presiune egală și pentru că presiunea aerului „se anulează”, împingându-ne în mod egal din toate direcțiile.
- 2 Aflați ce se întâmplă când încălziți recipientul cu apă. Când apa din cutie fierbe, puteți vedea cum apa scapă ca picături mici în aer sau aburi. O parte din aerul din cutie este împins afară când se întâmplă acest lucru, pentru a face loc norului în expansiune de picături de apă.
- În ciuda faptului că conserva poate pierde o parte din aerul din interior, acesta nu este încă zdrobit, deoarece vaporii de apă care au luat locul aerului împing în schimb din interior.
- În general, cu cât încălziți mai mult un lichid sau un gaz, cu atât se extinde mai mult. Dacă este un container închis, astfel încât să nu poată continua să se extindă, exercită o presiune mai mare. Aceasta este cunoscută sub numele de Legea lui Gay-Lussac.
- 3 Înțelegeți cum se zdrobește cutia. Când recipientul este dat peste cap în apa cu gheață, situația se schimbă în două moduri. În primul rând, recipientul nu mai este deschis spre aer, deoarece apa blochează deschiderea. În al doilea rând, vaporii de apă din interiorul cutiei se răcesc rapid din nou. Vaporii de apă se scad din nou la volumul inițial, cantitatea mică de apă din partea de jos a cutiei. Dintr-o dată, cea mai mare parte a spațiului din cutie nu are nimic în el - nici măcar aer! Aerul care a apăsat din exteriorul cutiei în tot acest timp nu are brusc nimic de cealaltă parte care să-i reziste, așa că zdrobește cutia spre interior.
- Spațiul care nu are nimic în el se numește a vid .
- 4 Urmăriți atent cutia pentru a descoperi încă un efect al experimentului. Apariția unui vid sau a unui spațiu gol, în interiorul cutiei are un alt efect, în afară de a cauza zdrobirea cutiei. Urmăriți cutia cu atenție în timp ce o coborâți în apă și din nou în timp ce o ridicați. S-ar putea să observați că o cantitate mică de apă este aspirată în cutie, apoi se scurge din nou. Acest lucru se datorează faptului că presiunea apei împinge spre deschiderea cutiei, dar este suficient de puternică pentru a umple puțin din cutie înainte ca aluminiul să fie zdrobit. Publicitate
Parte 3 din 3: Ajutarea elevilor să învețe din experiment
- unu Întrebați elevii de ce a fost zdrobită cutia. Vedeți dacă elevii au idei despre ce s-a întâmplat cu cutia. Nu afirmați sau refuzați niciunul dintre răspunsurile din această etapă. Recunoașteți fiecare idee și cereți elevilor să explice procesul lor de gândire.
- 2 Ajutați elevii să vină cu variații ale experimentului. Rugați elevii să vină cu noi experimente pentru a-și testa ideile și întrebați-i ce cred ei că se va întâmpla înainte de a efectua noul experiment. Dacă au probleme cu venirea unui nou experiment, ajutați-i. Iată câteva variante care pot fi utile:
- Dacă un student crede că apa (nu vaporii de apă) din cutie a fost responsabilă pentru strivirea acesteia, cereți elevilor să umple o întreagă cutie cu apă și să vadă dacă este zdrobită.
- Încercați același experiment cu un recipient mai robust. Materialul mai greu ar trebui să dureze mai mult pentru a fi zdrobit, ceea ce va oferi apei cu gheață mai mult timp pentru ao umple.
- Încercați să lăsați cutia să se răcească pentru o perioadă scurtă de timp înainte de ao pune în baia de gheață. Acest lucru va avea ca rezultat mai mult aer în cutie și, prin urmare, o zdrobire mai puțin severă.
- 3 Explicați teoria din spatele experimentului. Folosiți informațiile din secțiunea Cum funcționează pentru a învăța elevii de ce a fost zdrobită cutia. Întrebați-i dacă acest lucru se potrivește cu ceea ce au venit în experimentele lor. Publicitate
Întrebări și răspunsuri ale comunității
Căutare Adăugați o întrebare nouă- Întrebare Care este scopul acestui experiment?Dr. Meredith Juncker
Cercetătorul științific Meredith Juncker este doctorand în biochimie și biologie moleculară la Centrul de Științe ale Sănătății al Universității de Stat din Louisiana. Studiile sale se concentrează pe proteine și boli neurodegenerative.Dr. Meredith JunckerCercetător științific Expert Răspuns Scopul acestui experiment este de a demonstra schimbările de fază (apă la abur) și efectul presiunii dezechilibrate (condensarea aburului, provocând un vid în interiorul cutiei = presiune dezechilibrată). - Întrebare Putem încălzi conserva pe un arzător?Dr. Meredith Juncker
Cercetătorul științific Meredith Juncker este doctorand în biochimie și biologie moleculară la Centrul de Științe ale Sănătății al Universității de Stat din Louisiana. Studiile sale se concentrează pe proteine și boli neurodegenerative.Dr. Meredith JunckerCercetător științific Expert Răspuns Da. Aveți grijă să îl mențineți la o temperatură mai scăzută, astfel încât să nu vă topiți cutia! - Întrebare În loc să încălzesc conserva pe o sobă, o pot pune la soare? Nu. Nu va fi suficient de cald. Ar trebui să fie mult mai cald, deci este suficient de fierbinte pentru a produce vapori de apă.
- Întrebare Pot obține același rezultat având apă caldă în castron și apă rece în cutie? Nu, pentru că recipientul trebuie să poată produce vapori de apă pentru ca acest lucru să funcționeze efectiv.
- Întrebare De ce credeți că cantitatea de apă plasată în cutie afectează cantitatea pe care o poate zdrobi? Motivul pentru care acest efect este cauzat de cantitatea de vapori de apă pe care o produceți. Cu mai multă apă aveți o presiune mai mare, deci va fi mai multă forță pe cutie.
- Întrebare Puteți obține același rezultat punând o sticlă de plastic goală în congelator și apoi punând-o sub apă fierbinte? Sticla se va extinde cu aerul dinăuntru, deci nu va exploda ca un balon.
- Întrebare După ce a fost zdrobită cutia, de ce a ieșit apă din cutie după ce a fost scoasă din apă? Apa fumurie a fost împinsă în apa rece și apa rece a fost aspirată în cutie.
- Întrebare Pot face asta cu o sticlă de apă? Da. Funcționează cu o sticlă de apă.
- Ce variabilă se schimbă? Răspuns
Publicitate
Video . Prin utilizarea acestui serviciu, unele informații pot fi partajate cu YouTube.
sfaturi
- Coborâți cutia în apă cu cleștele, mai degrabă decât să o aruncați.
Publicitate
Avertizări
- Copiii mai mari (cu vârsta peste 12 ani) ar putea să facă singuri activitatea, dar numai sub supravegherea unui adult! Nu permiteți niciodată mai multor persoane să facă demonstrația simultan, cu excepția cazului în care sunt prezenți mai mulți supervizori.
- Cutia și apa din interior vor fi fierbinți. Puneți-i pe participanți să stea înapoi, deoarece recipientul este răsturnat în apă, pentru a evita rănirea cauzată de pulverizarea cu apă caldă.
Lucruri de care ai nevoie
- Cutii de sodiu goale din aluminiu
- Cleste suficient de mari pentru a putea manipula confortabil conservele fierbinți
- Aragaz, plită fierbinte sau arzător Bunsen
- Castron cu apă rece
