Krossa en burk med lufttryck

Video: Hajbo experiment: Lufttryck vs aluminiumburk

Innehåll

Att gå
Del 1 av 3: Krossa en burk
Del 2 av 3: Hur det fungerar
Del 3 av 3: Hjälpa eleverna att lära av experimentet
Tips
Varningar
Förnödenheter

Du kan komprimera en läskburk med ingenting annat än en värmekälla och en skål med vatten. Detta är en fantastisk demonstration av ett antal fysiska principer, inklusive lufttryck och begreppet vakuum. Experimentet kan göras av en lärare som en demonstration eller under överinseende av studenter.

Att gå

Del 1 av 3: Krossa en burk

Lägg lite vatten i en tom läskburk. Skölj burken med lite vatten och tillsätt sedan cirka 15–30 ml (1–2 msk.) Vatten i burken. Om du inte har en skopa, lägg bara tillräckligt med vatten i burken för att täcka botten.
Förbered en skål med isvatten. Fyll en skål med kallt vatten och is eller med kylt vatten i kylen. För att göra detta, använd en skål som är tillräckligt djup för att utföra experimentet, men det är inte nödvändigt. En klar skål gör det lättare att se burken som komprimeras.
Sätt på skyddsglasögon och använd tång. I detta experiment värmer du en burk tills vattnet i burken kokar och sänker sedan burken under vatten. Alla i närheten bör bära skyddsglasögon om varmt vatten stänker på. Du behöver också tång för att plocka upp burken utan att bränna dig själv och doppa den i vattnet. Öva på att plocka upp burken några gånger för att se till att du har ett fast grepp.
- Fortsätt endast under övervakning av en vuxen.
Värm burken på spisen. Placera burken upprätt på en liten brännare och vrid värmen till låg. Koka upp vattnet och låt det koka i cirka 30 sekunder.
- Om du luktar något konstigt eller metalliskt, hoppa direkt till nästa del. Vattnet kan ha kokat torrt, eller så kan du ställa värmen för högt, vilket orsakar att bläck eller aluminiumet i burken smälter.
- Om din spis inte har en bas för en burk, använd en kokplatta eller använd tång med ett värmebeständigt handtag för att hålla burken över elden.
Använd tången för att vända burken i kallt vatten. Håll tången med handflatorna uppåt. Använd tången för att plocka upp burken, vänd den sedan snabbt över det kalla vattnet och sänk sedan ner burken i skålen.
- Var inte orolig, för att komprimera burken kan ge mycket buller!

Del 2 av 3: Hur det fungerar

Lufttryck. Luften runt dig pressar mot din kropp på alla sidor, med ett tryck på 101 kPa vid havsnivå. Det här ensam räcker för att klämma en burk, eller till och med du och jag! Detta händer inte för att luften i burken (eller materialet i din kropp) skjuter ut med samma mängd tryck, och för att lufttrycket avbryter sig själv, eftersom det verkar på ett objekt från alla vinklar med samma mängd tryck .
Vad händer när du värmer burken med vatten. När vattnet i burken kokar kan du se att ånga börjar bildas. Detta kommer att driva en del av luften i burken ut för att göra plats för det växande molnet av vattendroppar.
- Även om burken nu har mindre luft på insidan kommer den inte att komprimeras ännu, eftersom vattenångan har tagit platsen för luften.
- I allmänhet, ju mer en vätska eller en gas värms upp, desto mer expanderar den. Om det är en sluten behållare fortsätter trycket att öka eftersom luften inte kan komma ut.
Varför burken är komprimerad. Om burken vänds upp och ner förändras situationen på två sätt. För det första kan inte mer luft strömma in i burken, eftersom ingången är blockerad av vatten. För det andra kommer vattenångan i burken att svalna snabbt och därmed ta mindre utrymme och så småningom återgå till det ursprungliga tillståndet, den lilla vatten som vi sätter i burken först. Plötsligt upptas det mesta av utrymmet i burken inte längre av luft utan har blivit ett vakuum! Luften som trycker på burken utifrån kompenseras nu inte längre, vilket får burken att misslyckas.
- Rum där det inte finns luft kallas ett Vakuum.
Titta noga på burken för att se en annan effekt av experimentet. Att förhindra ett vakuum i burken har en annan effekt, förutom att komprimera burken. Var noga med burken när den placeras under vatten. Du ser en liten mängd vatten sugas in i burken och sedan droppar ut igen. Detta beror på att vattnet trycker mot öppningen, men bara tillräckligt hårt för att fylla burken lite innan aluminium komprimeras.

Del 3 av 3: Hjälpa eleverna att lära av experimentet

Fråga eleverna varför burken komprimeras. Se om eleverna har en uppfattning om vad som hände med burken. Bekräfta eller motbevisa inte någon av idéerna vid denna tidpunkt. Lägg inte någon idé åt sidan och låt eleverna förklara hur de tänkte på det.
Hjälp eleverna att komma med variationer i experimentet. Nya experiment för att testa sina egna idéer och be dem att förutsäga vad som kommer att hända innan de börjar. Om de har svårt att komma på något, här är några möjliga variationer att föreslå:
- Om en student tror att burken komprimeras av vattnet, inte vakuumet, låt dem fylla en burk helt med vatten och se om den är komprimerad.
- Prova samma experiment med en mer robust behållare. Om materialet är tyngre tar det längre tid att komprimera, vilket får mer isvatten att komma in i behållaren.
- Försök att låta burken svalna innan du lägger den i isvattnet. Detta kommer att resultera i mer luft i burken, vilket minskar kompressionen.
Förklara teorin bakom experimentet. Använd informationen i avsnittet Hur det fungerar för att förklara för eleverna varför burken komprimeras. Fråga om resultatet av experimentet överensstämmer med deras egna resonemang.

Tips

Släpp inte burken i vattnet, utan använd tången för att sänka ner den.

Varningar

Burken och vattnet i den blir väldigt heta. Så snart du placerar burken i kallt vatten, låt åskådarna distansera sig för att undvika att skada någon från stänk av varmt vatten.
Äldre barn (12+) kan utföra detta experiment själva, men bara om en vuxen är där för att övervaka! Högst en person bör vara engagerade i detta experiment samtidigt, såvida det inte finns flera vuxna att hjälpa till.