Sådan flates en dåse ved hjælp af lufttryk

Indhold

Trin
Del 1 af 3: Sådan flates en aluminiums limonadedåse
Del 2 af 3: Sådan fungerer det
Del 3 af 3: Hjælp eleverne til at lære gennem eksperimenter
Tips
Advarsler
Hvad har du brug for

Du kan flade en aluminiums limonade dåse med bare en varmekilde og en beholder med vand. Dette er en fantastisk visuel demonstration af visse videnskabelige principper, herunder lufttryk og begrebet vakuum. Eksperimentet kan udføres af lærere eller gymnasieelever under deres vejledning som et eksperiment.

Trin

Del 1 af 3: Sådan flates en aluminiums limonadedåse

1 Hæld lidt vand i en tom aluminiumsbeholder. Skyl det af og lad cirka 15-30 milliliter (1-2 tsk) vand stå i bunden. Hvis du ikke har en måleske, skal du blot dække bunden af en aluminiumsbeholder med vand.
2 Forbered en skål med isvand. Fyld en beholder med koldt vand og is eller vand, der er opbevaret i køleskabet. Det er tilrådeligt at tage en skål dybt nok til at passe hele krukken - så bliver det lettere at eksperimentere - men det er ikke nødvendigt. Det vil være mere bekvemt at observere fladningen af krukken gennem en gennemsigtig skål.
3 Find beskyttelsesbriller og tænger. I dette eksperiment vil du opvarme en aluminiumsbeholder, indtil vandet koger i det og derefter hurtigt overføre det. Alle observatører og eksperimentatoren skal bære beskyttelsesbriller, hvis varmt vand sprøjter ind i deres øjne. Du skal også bruge en tang til at tage krukken, så du ikke brænder dig selv, og dypper den derefter på hovedet i en skål med isvand. Øv dig i at gribe krukken med din tang, indtil du er tryg ved at holde den.
- Fortsæt kun under opsyn af en voksen.
4 Varm krukken på komfuret. Læg en aluminiums dåse på hovedet på en brænder, og tænd derefter for lav varme eller varme. Lad vandet koge og lad det koge og slip damp i cirka 30 sekunder.
- Hvis du bemærker en mærkelig eller metallisk lugt, skal du straks gå videre til næste trin. Vandet kan have kogt væk, eller varmen kan have været for meget, så malingen eller aluminiumet begyndte at smelte.
- Hvis aluminiumsdåsen ikke passer korrekt på brænderen, skal du bruge en elektrisk komfur eller holde dåsen over en brand med varmebestandig tang.
5 Brug en tang til at tippe den varme krukke på hovedet i koldt vand. Hold tangen med håndfladen opad. Tag en krukke med tang, vend den hurtigt over en skål med koldt vand og nedsænk den i den.
- Vær forberedt på at høre høje lyde, fordi krukken ret hurtigt kan flade ud!

Del 2 af 3: Sådan fungerer det

1 Find ud af hvad lufttryk er. Luft presser på os og på ethvert andet objekt med en kraft på 101 kPa (kilopascal) (1 kg pr. Cm2), når du er på havets overflade. Og generelt er dette nok til, at dåsen kan flade sig selv eller endda en person! Men det sker ikke, fordi luften inde i dåsen (eller sagen inde i vores krop) presses udad med den samme kraft, og lufttrykket ser ud til at blive nulstillet på grund af det faktum, at det presser os jævnt fra alle sider .
2 Find ud af, hvad der sker, når du opvarmer en krukke med vand. Når vandet i krukken koger, kan du se, hvordan det begynder at "løbe" i form af små dråber op i luften - vi kender det som damp. Noget af luften skubbes ud af dåsen på dette tidspunkt for at give plads til en ekspanderende sky af vanddråber.
- På trods af at krukken mister noget af luften, flader den stadig ikke, for damp tager nu plads til den forskudte luft, som også presser indefra.
- Generelt, jo mere du opvarmer en væske eller gas, jo mere ekspanderer den. Hvis den er i en lukket beholder og ikke kan udvide sig, stiger trykket.
3 Forstå, hvordan en dåse flader ud. Når dåsen er på hovedet i koldt vand, ændrer situationen sig i to retninger. For det første fratages dåsen luftadgang, da hullet er blokeret af vand. For det andet afkøles dampen inde i dåsen hurtigt. Vanddamp komprimeres til dets oprindelige volumen - en lille mængde vand i bunden af dåsen. Pludselig er hovedparten af pladsen inde i krukken overhovedet uden noget - der er ikke engang luft der! Luften, der har presset på ydersiden af dåsen hele tiden har ikke længere modstand indefra, så den flader dåsen indad.
- Et rum, hvor der ikke er noget, kaldes vakuum.
4 Observer krukken omhyggeligt under forsøget og opdag en anden effekt. Udseendet af et vakuum eller et tomt rum inde i dåsen har en anden konsekvens end at flade det ud. Se nærmere på krukken, når du nedsænker den i vand, og når du tager den ud. Du vil kunne bemærke, hvordan lidt vand suges ind i krukken og derefter kommer ud igen. Dette skyldes, at vandet presser mod dåsens åbning, men dette tryk er kun nok til kun at fylde et lille rum inde i aluminiumsbeholderen, før det flader ud.

Del 3 af 3: Hjælp eleverne til at lære gennem eksperimenter

1 Spørg eleverne, hvorfor krukken er flad. Se om de har nogen tanker om dette. Bekræft eller benæg ikke nogen af svarene på dette tidspunkt. Genkend hver idé, og bed eleverne om at forklare deres tankegang.
2 Hjælp eleverne med muligheder for at forklare eksperimentet. Bed dem om at komme med nye eksperimenter for at teste deres ideer. Inden du starter nye eksperimenter, skal du spørge dem, hvad de tror, der vil ske i processen. Hvis de har svært ved at komme med nye oplevelser, så kom til undsætning. Her er nogle muligheder, du kan finde nyttige:
- Hvis eleven tror, at det er vandet (og ikke dampen) inde i krukken, der er ansvarlig for at udflade den, skal han lade dem fylde hele krukken med vand og se, om den deformeres.
- Prøv det samme eksperiment med en stivere beholder. Stærkere materiale flader længere, hvilket giver isvand tid til at fylde beholderen.
- Prøv at lade glasset køle lidt af, før det nedsænkes i isvand. Resultatet bliver mere luft i dåsen og mindre deformation.
3 Forklar teorien bag forsøget. Brug oplysningerne i afsnittet Sådan fungerer det til at hjælpe eleverne med at forstå, hvorfor krukken blev klemt. Spørg dem, om forklaringen matcher deres ideer, som de kom med til deres egne eksperimenter.

Tips

Dyp krukken i vandet med en tang, tab den ikke.

Advarsler

Krukken og vandet indeni vil være varmt. Lad deltagerne i eksperimentet stå bag dig, da dåsen er nedsænket i vandet, så de ikke bliver skadet af den pludselige sprøjtning af varmt vand.
Børn over 12 år kan selv udføre forsøget, men kun under opsyn af voksne! Tillad aldrig mere end én person at udføre et eksperiment ad gangen, medmindre der også er mere end én leder.