Puoi schiacciare una lattina di soda usando nient'altro che una fonte di calore e una ciotola d'acqua. Questa è una grande dimostrazione visiva di alcuni semplici principi scientifici, tra cui la pressione dell'aria e il concetto di vuoto. L'esperimento può essere eseguito dagli insegnanti come dimostrazione o da studenti maturi sotto supervisione.
Passi
Parte uno di 3: Schiacciare una lattina di soda
- uno Versa un po 'd'acqua in una lattina vuota. Sciacquare una lattina di soda con acqua e lasciare circa 15-30 millilitri (1,0-2,0 cucchiai) di acqua sul fondo della lattina. Se non hai un misurino, versa acqua quanto basta per coprire il fondo della lattina.
- 2 Prepara una ciotola di acqua ghiacciata. Riempi una ciotola con acqua fredda e ghiaccio o con acqua conservata in frigorifero freddo. Una ciotola abbastanza profonda da contenere la lattina potrebbe rendere più facile condurre l'esperimento, ma non è necessario. Una ciotola trasparente renderà più facile guardare la lattina che si schiaccia.
- 3 Procurati occhiali e pinze a prova di schizzi. In questo esperimento, riscalderai questa lattina di soda fino a quando l'acqua al suo interno non bolle, quindi la muoverai rapidamente. Tutti nelle vicinanze dovrebbero indossare occhiali protettivi contro gli schizzi nel caso in cui l'acqua calda venga spruzzata verso i loro occhi. Avrai anche bisogno di un paio di pinze per afferrare la lattina calda senza bruciarti, quindi capovolgerla nella ciotola di acqua ghiacciata. Esercitati a sollevare la lattina con le pinze in modo da essere sicuro che possano raccogliere la lattina con fermezza.
- Continua solo con la supervisione di un adulto.
- 4 Riscalda la lattina sul fornello. Posiziona la lattina in posizione verticale su un fornello, quindi regola la fiamma al minimo. Fate bollire l'acqua fuori dalla lattina, ribollendo e facendo uscire vapore acqueo per circa trenta secondi.
- Se senti qualcosa di strano o metallico, passa subito alla sezione successiva. L'acqua potrebbe essere evaporata o il calore potrebbe essere stato troppo alto, causando la fusione dell'inchiostro o dell'alluminio sulla lattina.
- Se il fornello non è in grado di supportare la lattina, usa una piastra calda o delle pinze con manici resistenti al calore per tenere la lattina sopra il fornello.
- 5 Usa le pinze per capovolgere la lattina calda nell'acqua fredda. Tenere le pinze con il palmo rivolto verso l'alto. Usa le pinze per raccogliere la lattina, quindi girala velocemente sopra il bagnomaria fredda, immergendo la lattina nella ciotola dell'acqua.
- Preparati a un forte rumore poiché la lattina viene rapidamente schiacciata! A causa del suono, evitare di eseguire l'esperimento con bambini di età inferiore a quella dell'asilo.
Parte 2 di 3: Come funziona
- uno Informati sulla pressione dell'aria. L'aria intorno a te preme contro di te e ogni altro oggetto, con una pressione fino a 101 kPa (14,7 libbre per pollice quadrato) quando sei a livello del mare. Questo normalmente sarebbe sufficiente per schiacciare una lattina da solo, o anche una persona! Questo non accade perché l'aria all'interno della lattina (o il materiale all'interno del tuo corpo) sta spingendo verso l'esterno con la stessa pressione, e perché la pressione dell'aria 'si annulla' spingendoci ugualmente da ogni direzione.
- 2 Cerca di capire cosa succede quando riscaldi la lattina d'acqua. Quando l'acqua nella lattina bolle, puoi vedere l'acqua iniziare a fuoriuscire sotto forma di goccioline nell'aria o vapore. Una parte dell'aria nella lattina viene espulsa quando ciò accade, per fare spazio alla nuvola di gocce d'acqua in espansione.
- Nonostante la bomboletta perda un po 'd'aria al suo interno, non si schiaccia ancora, perché il vapore acqueo che ha preso il posto dell'aria spinge invece dall'interno.
- In generale, più riscaldi un liquido o un gas, più si espande. Se è un contenitore chiuso in modo che non possa continuare ad espandersi, esercita una pressione maggiore. Questa è nota come legge di Gay-Lussac.
- 3 Comprendi come si schiaccia la lattina. Quando la lattina viene capovolta nell'acqua ghiacciata, la situazione cambia in due modi. Innanzitutto, la lattina non è più aperta all'aria, poiché l'acqua blocca l'apertura. In secondo luogo, il vapore acqueo all'interno della lattina si raffredda di nuovo rapidamente. Il vapore acqueo si restringe ancora una volta al suo volume originale, la piccola quantità di acqua sul fondo della lattina. All'improvviso, la maggior parte dello spazio all'interno della lattina non ha più niente, nemmeno l'aria! L'aria che ha premuto dall'esterno della lattina per tutto questo tempo improvvisamente non ha nulla dall'altra parte per resistere, quindi schiaccia la lattina verso l'interno.
- Lo spazio che non contiene nulla è chiamato a vuoto .
- 4 Guarda la lattina da vicino per scoprire un altro effetto dell'esperimento. La comparsa di un vuoto, o spazio vuoto, all'interno della lattina ha un altro effetto oltre a causare lo schiacciamento della lattina. Guarda attentamente la lattina mentre la immergi nell'acqua e di nuovo mentre la sollevi. Potresti notare che una piccola quantità d'acqua viene risucchiata nella lattina, quindi gocciola di nuovo. Questo perché la pressione dell'acqua sta spingendo contro l'apertura della lattina, ma solo abbastanza forte da riempire un po 'la lattina prima che l'alluminio venga schiacciato. Annuncio pubblicitario
Parte 3 di 3: Aiutare gli studenti a imparare dall'esperimento
- uno Chiedi agli studenti perché la lattina è stata schiacciata. Vedi se gli studenti hanno qualche idea su cosa è successo alla lattina. Non affermare o negare nessuna delle risposte in questa fase. Riconosci ogni idea e chiedi agli studenti di spiegare il loro processo di pensiero.
- 2 Aiuta gli studenti a proporre variazioni sull'esperimento. Chiedi agli studenti di inventare nuovi esperimenti per testare le loro idee e chiedi loro cosa pensano che accadrà prima di condurre il nuovo esperimento. Se hanno problemi a inventare un nuovo esperimento, aiutali. Ecco un paio di varianti che possono essere utili:
- Se uno studente pensa che l'acqua (non il vapore acqueo) all'interno della lattina sia stata responsabile dello schiacciamento, chiedi agli studenti di riempire un'intera lattina di acqua e vedere se è schiacciata.
- Prova lo stesso esperimento con un contenitore più robusto. Il materiale più pesante dovrebbe impiegare più tempo per essere frantumato, il che darà all'acqua ghiacciata più tempo per riempirlo.
- Prova a lasciare raffreddare la lattina per un breve periodo prima di metterla nel bagno di ghiaccio. Ciò si tradurrà in una maggiore presenza di aria nella lattina e quindi in uno schiacciamento meno grave.
- 3 Spiega la teoria alla base dell'esperimento. Usa le informazioni nella sezione Come funziona per spiegare agli studenti perché la lattina è stata schiacciata. Chiedete loro se ciò corrisponde a ciò che hanno escogitato nei loro esperimenti. Annuncio pubblicitario
Domande e risposte della comunità
Ricerca Aggiungi nuova domanda- Domanda Qual è lo scopo di questo esperimento?Meredith Juncker, PhD
La ricercatrice scientifica Meredith Juncker è una dottoranda in Biochimica e Biologia Molecolare presso il Louisiana State University Health Sciences Center. I suoi studi si concentrano sulle proteine e sulle malattie neurodegenerative.Meredith Juncker, PhDRisposta dell'esperto del ricercatore scientifico Lo scopo di questo esperimento è dimostrare i cambiamenti di fase (dall'acqua al vapore) e l'effetto di una pressione sbilanciata (condensazione del vapore, che provoca un vuoto all'interno della bomboletta = pressione sbilanciata). - Domanda Possiamo riscaldare la lattina su un fornello?Meredith Juncker, PhD
La ricercatrice scientifica Meredith Juncker è una dottoranda in Biochimica e Biologia Molecolare presso il Louisiana State University Health Sciences Center. I suoi studi si concentrano sulle proteine e sulle malattie neurodegenerative.Meredith Juncker, PhDRisposta dell'esperto del ricercatore scientifico Sì. Fai solo attenzione a mantenerlo a una temperatura più bassa in modo da non sciogliere la lattina! - Domanda Invece di riscaldare la lattina su una stufa, posso metterla al sole? No. Non sarà abbastanza caldo. Dovrebbe essere molto più caldo, quindi è abbastanza caldo da produrre vapore acqueo.
- Domanda Posso ottenere lo stesso risultato avendo acqua calda nella ciotola e acqua fredda nella lattina? No, perché la lattina deve essere in grado di produrre vapore acqueo affinché funzioni effettivamente.
- Domanda Perché pensi che la quantità di acqua immessa nella lattina influisca sulla quantità che la lattina schiaccerà? Il motivo per cui questo ha effetto è a causa della quantità di vapore acqueo che produci. Con più acqua hai una pressione maggiore, quindi ci sarà più forza sulla lattina.
- Domanda Puoi ottenere lo stesso risultato mettendo una bottiglia di plastica vuota nel congelatore e poi facendola scorrere sotto l'acqua calda? La bottiglia si espanderà con l'aria al suo interno, quindi non esploderà come un palloncino.
- Domanda Dopo che la lattina è stata schiacciata, perché l'acqua è uscita dalla lattina dopo essere stata estratta dall'acqua? L'acqua fumosa è stata spinta nell'acqua fredda e l'acqua fredda è stata aspirata nella lattina.
- Domanda Posso farlo con una bottiglia d'acqua? Sì. Funziona con una bottiglia d'acqua.
- Quale variabile cambia? Risposta
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Suggerimenti
- Abbassa la lattina nell'acqua con le pinze, invece di lasciarla cadere.
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Avvertenze
- I bambini più grandi (dai 12 anni in su) potrebbero essere in grado di svolgere l'attività da soli, ma solo sotto la supervisione di un adulto! Non permettere mai a più di una persona alla volta di fare la dimostrazione, a meno che non sia presente più di un supervisore.
- La lattina e l'acqua all'interno saranno calde. Chiedi ai partecipanti di stare indietro mentre la lattina viene lanciata nell'acqua, per evitare di ferirsi a causa degli spruzzi d'acqua calda.
Cose di cui avrai bisogno
- Lattine di soda di alluminio vuote
- Pinze abbastanza grandi da maneggiare comodamente le lattine calde
- Fornello, piastra calda o becco Bunsen
- Ciotola di acqua fredda
