Możesz zmiażdżyć puszkę po napojach, używając jedynie źródła ciepła i miski z wodą. To świetna wizualna demonstracja kilku prostych zasad naukowych, w tym ciśnienia powietrza i koncepcji próżni. Eksperyment może być przeprowadzony przez nauczycieli jako pokaz lub przez dojrzałych uczniów pod nadzorem.
Kroki
Część 1 z 3: Kruszenie puszki z napojem
Krok 1. Wlej trochę wody do pustej puszki po napojach
Opłucz puszkę po napoju wodą i pozostaw około 15-30 mililitrów (1,0-2,0 łyżki amerykańskiej) wody na dnie puszki. Jeśli nie masz miarki, wlej tyle wody, aby przykryć dno puszki.
Krok 2. Przygotuj miskę lodowatej wody
Napełnij miskę zimną wodą i lodem lub wodą trzymaną w zimnej lodówce. Miska wystarczająco głęboka, by pomieścić puszkę, może ułatwić przeprowadzenie eksperymentu, ale nie jest to konieczne. Przezroczysta miska ułatwi obserwację, jak puszka się zmiażdży.
Krok 3. Zdobądź gogle i szczypce odporne na zachlapanie
W tym eksperymencie będziesz podgrzewać puszkę po napojach, aż woda w niej się zagotuje, a następnie szybko nią poruszać. Wszyscy w pobliżu powinni nosić gogle bryzgoszczelne na wypadek, gdyby gorąca woda została spryskana w kierunku ich oczu. Będziesz także potrzebować pary szczypiec, aby chwycić gorącą puszkę bez poparzenia, a następnie odwrócić ją do góry nogami do miski z lodowatą wodą. Poćwicz podnoszenie puszki za pomocą szczypiec, aby mieć pewność, że mogą mocno podnieść puszkę.
Kontynuuj tylko pod nadzorem osoby dorosłej
Krok 4. Podgrzej puszkę na kuchence
Umieść puszkę napoju pionowo na palniku kuchenki, a następnie ustaw niską temperaturę. Pozwól wodzie zagotować się na zewnątrz puszki, bulgocząc i wypuszczając parę wodną przez około trzydzieści sekund.
- Jeśli poczujesz coś dziwnego lub metalicznego, od razu przejdź do następnej sekcji. Woda mogła wygotować się lub ciepło mogło być zbyt wysokie, powodując stopienie atramentu lub aluminium na puszce.
- Jeśli palnik pieca nie może utrzymać puszki z napojem, użyj płyty grzejnej lub użyj szczypiec z żaroodpornymi uchwytami, aby utrzymać puszkę z napojem nad kuchenką.
Krok 5. Użyj szczypiec, aby obrócić gorącą puszkę do góry nogami w zimną wodę
Trzymaj szczypce dłonią skierowaną do góry. Użyj szczypiec, aby podnieść puszkę, a następnie szybko odwróć ją nad łaźnią z zimną wodą, zanurzając puszkę w misce z wodą.
Przygotuj się na głośny hałas, ponieważ puszka jest szybko miażdżona! Ze względu na dźwięk unikaj przeprowadzania eksperymentu na dzieciach w wieku przedszkolnym
Część 2 z 3: Jak to działa
Krok 1. Dowiedz się o ciśnieniu powietrza
Powietrze wokół ciebie napiera na ciebie i każdy inny obiekt z ciśnieniem dochodzącym do 101 kPa (14,7 funtów na cal kwadratowy), gdy jesteś na poziomie morza. Normalnie wystarczyłoby to, aby zmiażdżyć samą puszkę, a nawet osobę! Nie dzieje się tak, ponieważ powietrze wewnątrz puszki po napojach (lub materiał wewnątrz twojego ciała) wypycha się na zewnątrz z równym ciśnieniem i ponieważ ciśnienie powietrza „znosi się”, popychając nas z każdej strony jednakowo.
Krok 2. Dowiedz się, co się stanie, gdy podgrzejesz puszkę z wodą
Gdy woda w puszce się zagotuje, możesz zobaczyć, jak woda zaczyna ulatniać się w postaci małych kropelek w powietrzu lub pary. W takim przypadku część powietrza w puszce zostaje wypchnięta, aby zrobić miejsce dla rozszerzającej się chmury kropelek wody.
- Mimo, że puszka traci część powietrza w środku, nie ulega jeszcze zgnieceniu, ponieważ para wodna, która zajęła miejsce powietrza, zamiast tego wypycha się od środka.
- Ogólnie rzecz biorąc, im bardziej podgrzewasz ciecz lub gaz, tym bardziej się rozszerzają. Jeśli jest to zamknięty pojemnik, który nie może się rozszerzać, wywiera większy nacisk. Jest to znane jako prawo Gay-Lussaca.
Krok 3. Zrozum, jak puszka zostaje zmiażdżona
Gdy puszka jest odwrócona do góry nogami w lodowatej wodzie, sytuacja zmienia się na dwa sposoby. Po pierwsze, puszka nie jest już otwarta na powietrze, ponieważ woda blokuje otwór. Po drugie, para wodna wewnątrz puszki ponownie szybko się ochładza. Para wodna ponownie zmniejsza się do swojej pierwotnej objętości, maleńkiej ilości wody na dnie puszki. Nagle większość przestrzeni wewnątrz puszki nie ma w ogóle nic – nawet powietrza! Powietrze, które przez cały ten czas napierało z zewnątrz puszki, nagle nie ma po drugiej stronie nic, co mogłoby mu się oprzeć, więc miażdży puszkę do środka.
Przestrzeń, w której nic nie ma, nazywa się a odkurzać.
Krok 4. Przyjrzyj się uważnie puszce, aby odkryć jeszcze jeden efekt eksperymentu
Pojawienie się próżni lub pustej przestrzeni wewnątrz puszki ma jeszcze jeden efekt oprócz spowodowania zgniecenia puszki. Obserwuj uważnie puszkę, gdy ją opuszczasz do wody i ponownie, gdy ją wyciągasz. Możesz zauważyć, że niewielka ilość wody zostaje zassana do puszki, a następnie ponownie wycieka. Dzieje się tak, ponieważ ciśnienie wody napiera na otwór puszki, ale tylko na tyle mocno, aby napełnić trochę puszki, zanim aluminium zostanie zmiażdżone.
Część 3 z 3: Pomaganie uczniom w nauce z eksperymentu
Krok 1. Zapytaj uczniów, dlaczego puszka została zmiażdżona
Sprawdź, czy uczniowie mają jakieś pomysły na to, co stało się z puszką. Na tym etapie nie potwierdzaj ani nie zaprzeczaj żadnej z odpowiedzi. Potwierdź każdy pomysł i poproś uczniów, aby wyjaśnili swój proces myślowy.
Krok 2. Pomóż uczniom wymyślić warianty eksperymentu
Poproś uczniów, aby wymyślili nowe eksperymenty, aby przetestować swoje pomysły i zapytaj ich, co ich zdaniem wydarzy się, zanim przeprowadzą nowy eksperyment. Jeśli mają problemy z wymyśleniem nowego eksperymentu, pomóż im. Oto kilka wariantów, które mogą być pomocne:
- Jeśli uczeń uważa, że to woda (nie para wodna) wewnątrz puszki była odpowiedzialna za jej zmiażdżenie, poproś uczniów, aby napełnili całą puszkę wodą i zobaczyli, czy jest zmiażdżona.
- Przeprowadź ten sam eksperyment z mocniejszym pojemnikiem. Cięższy materiał powinien być kruszony dłużej, co da więcej czasu na wypełnienie go wodą z lodem.
- Spróbuj pozwolić puszce ostygnąć przez krótki czas przed włożeniem jej do kąpieli lodowej. Spowoduje to obecność większej ilości powietrza w puszce, a tym samym mniejsze zgniecenie.
Krok 3. Wyjaśnij teorię eksperymentu
Skorzystaj z informacji w sekcji Jak to działa, aby nauczyć uczniów, dlaczego puszka została zmiażdżona. Zapytaj ich, czy to pasuje do tego, co wymyślili w swoich eksperymentach.
Wideo - Korzystając z tej usługi, niektóre informacje mogą być udostępniane YouTube
Porady
Opuść puszkę do wody za pomocą szczypiec, zamiast ją upuszczać
Ostrzeżenia
- Starsze dzieci (w wieku 12+) mogą samodzielnie wykonywać tę aktywność, ale tylko pod nadzorem osoby dorosłej! Nigdy nie pozwalaj więcej niż jednej osobie na demonstrację na raz, chyba że obecny jest więcej niż jeden nadzorca.
- Puszka i woda w środku będą gorące. Poproś uczestników, aby cofnęli się, gdy puszka jest wrzucana do wody, aby uniknąć obrażeń spowodowanych rozpyloną gorącą wodą.