Accartoccia una lattina con la pressione dell'aria

Contenuto

Al passo
Parte 1 di 3: schiacciare una lattina
Parte 2 di 3: come funziona
Parte 3 di 3: aiutare gli studenti a imparare dall'esperimento
Suggerimenti
Avvertenze
Necessità

Puoi comprimere una lattina di soda con nient'altro che una fonte di calore e una ciotola d'acqua. Questa è una grande dimostrazione di una serie di principi fisici, tra cui la pressione dell'aria e il concetto di vuoto. L'esperimento può essere svolto da un insegnante come dimostrazione o sotto la supervisione degli studenti.

Al passo

Parte 1 di 3: schiacciare una lattina

Metti dell'acqua in una lattina vuota. Risciacquare la lattina con un po 'd'acqua, quindi aggiungere circa 15-30 ml (1–2 cucchiai) di acqua alla lattina. Se non hai un misurino, metti abbastanza acqua nella lattina per coprire il fondo.
Prepara una ciotola di acqua ghiacciata. Riempi una ciotola con acqua fredda e ghiaccio o con acqua che è stata raffreddata in frigorifero. Per fare ciò, usa una ciotola abbastanza profonda per eseguire l'esperimento, ma non è necessario. Una ciotola trasparente rende più facile vedere la lattina che viene compressa.
Indossa occhiali protettivi e usa le pinze. In questo esperimento, riscaldi una lattina finché l'acqua nella lattina non bolle, quindi immergi la lattina sotto l'acqua. Chiunque si trovi nelle vicinanze deve indossare occhiali protettivi nel caso in cui venga spruzzata acqua calda. Hai anche bisogno di pinze per raccogliere la lattina, senza bruciarti, e immergerla nell'acqua. Esercitati a sollevare la lattina alcune volte per assicurarti di avere una presa salda.
- Procedi solo sotto la supervisione di un adulto.
Riscalda la lattina sul fornello. Metti la lattina in posizione verticale su un piccolo fornello e abbassa la fiamma. Porta l'acqua a ebollizione e lasciala bollire per circa 30 secondi.
- Se senti qualcosa di strano o metallico, passa direttamente alla parte successiva. L'acqua potrebbe essersi asciugata o potresti aver impostato il calore troppo alto, facendo sciogliere l'inchiostro o l'alluminio nella lattina.
- Se la tua stufa non ha una base per una lattina, usa una piastra elettrica o usa delle pinze con manico resistente al calore per tenere la lattina sul fuoco.
Usa le pinze per capovolgere la lattina nell'acqua fredda. Tieni le pinze con i palmi rivolti verso l'alto. Usa le pinze per raccogliere la lattina, quindi capovolgila rapidamente sull'acqua fredda, quindi immergi la lattina nella ciotola.
- Non allarmarti, perché la compressione della lattina può fare molto rumore!

Parte 2 di 3: come funziona

Pressione dell'aria. L'aria intorno a te preme contro il tuo corpo su tutti i lati, con una pressione di 101 kPa a livello del mare. Questo da solo è sufficiente per spremere una lattina, o anche tu ed io! Questo non accade perché l'aria nella lattina (o il materiale nel tuo corpo) spinge fuori con la stessa quantità di pressione, e perché la pressione dell'aria si annulla, perché agisce su un oggetto da tutte le angolazioni con la stessa quantità di pressione .
Cosa succede quando riscaldi la lattina con l'acqua. Quando l'acqua nella lattina bolle, puoi vedere che inizia a formarsi vapore. Questo spingerà fuori parte dell'aria nella lattina per fare spazio alla crescente nuvola di goccioline d'acqua.
- Sebbene la bomboletta ora abbia meno aria all'interno, non sarà ancora compressa, perché il vapore acqueo ha preso il posto dell'aria.
- In generale, più un liquido o un gas viene riscaldato, più si espanderà. Se è un contenitore chiuso, la pressione continuerà ad aumentare perché l'aria non può fuoriuscire.
Perché la lattina è compressa. Se la lattina viene capovolta, la situazione cambia in due modi. Innanzitutto, non può più fluire aria nella lattina, perché l'ingresso è bloccato dall'acqua. In secondo luogo, il vapore acqueo nella lattina si raffredderà rapidamente e quindi occuperà meno spazio, e alla fine tornerà allo stato iniziale, il po 'd'acqua che abbiamo messo per primo nella lattina. All'improvviso la maggior parte dello spazio nel barattolo non è più occupato dall'aria, ma è diventato un vuoto! L'aria che preme sulla lattina dall'esterno ora non viene più compensata, provocando la rottura della lattina.
- La stanza dove non c'è aria è chiamata una vuoto.
Guarda attentamente la lattina per vedere un altro effetto dell'esperimento. Impedire il vuoto nella lattina ha un altro effetto, oltre a comprimere la lattina. Prestare molta attenzione alla lattina quando viene messa sott'acqua. Vedrai una piccola quantità d'acqua risucchiata nella lattina e poi gocciolare fuori. Questo perché l'acqua preme contro l'apertura, ma abbastanza forte da riempire un po 'la lattina prima che l'alluminio venga compresso.

Parte 3 di 3: aiutare gli studenti a imparare dall'esperimento

Chiedi agli studenti perché la lattina viene compressa. Vedi se gli studenti hanno un'idea di cosa è successo alla lattina. Non confermare o smentire nessuna delle idee a questo punto. Non mettere da parte alcuna idea e lascia che gli studenti spieghino come l'hanno pensata.
Aiuta gli studenti a proporre variazioni sull'esperimento. Nuovi esperimenti per mettere alla prova le proprie idee e chiedere loro di prevedere cosa accadrà prima di iniziare. Se hanno difficoltà a inventare qualcosa, ecco alcune possibili varianti da suggerire:
- Se uno studente pensa che la lattina sia stata compressa dall'acqua, non dal vuoto, fagli riempire completamente una lattina con acqua e vedere se è compressa.
- Prova lo stesso esperimento con un contenitore più robusto. Se il materiale è più pesante, ci vorrà più tempo per comprimersi, facendo entrare più acqua ghiacciata nel contenitore.
- Cerca di lasciar raffreddare la lattina prima di metterla nell'acqua ghiacciata. Ciò si tradurrà in più aria nella lattina, che ridurrà la compressione.
Spiega la teoria alla base dell'esperimento. Usa le informazioni nella sezione Come funziona per spiegare agli studenti perché la lattina è compressa. Chiedere se il risultato dell'esperimento concorda con il proprio ragionamento.

Suggerimenti

Non far cadere la lattina nell'acqua, ma usa le pinze per immergerla.

Avvertenze

La lattina e l'acqua saranno molto calde. Non appena metti la lattina nell'acqua fredda, lascia che gli spettatori si allontanino per evitare di ferire qualcuno a causa degli schizzi d'acqua calda.
I bambini più grandi (12+) possono eseguire questo esperimento da soli, ma solo se un adulto è lì per supervisionare! Non più di una persona alla volta dovrebbe essere coinvolta in questo esperimento, a meno che non ci siano diversi adulti da assistere.