محتوا

• مراحل
• قسمت 1 از 3: نحوه صاف کردن قوطی لیموناد آلومینیومی
• قسمت 2 از 3: نحوه کار
• قسمت 3 از 3: کمک به دانش آموزان برای یادگیری از طریق آزمایش
• نکات
• هشدارها
• چه چیزی نیاز دارید

شما می توانید یک قوطی لیموناد آلومینیومی را فقط با یک منبع گرما و یک ظرف آب صاف کنید. این یک نمایش بصری عالی از برخی اصول علمی از جمله فشار هوا و مفهوم خلاء است. این آزمایش می تواند توسط معلمان یا دانش آموزان دبیرستانی تحت هدایت آنها به عنوان یک آزمایش انجام شود.

مراحل

قسمت 1 از 3: نحوه صاف کردن قوطی لیموناد آلومینیومی

1. 1 مقداری آب را در یک قوطی آلومینیومی خالی بریزید. آن را بشویید و حدود 15-30 میلی لیتر (1-2 قاشق چایخوری) آب در انتهای آن بگذارید. اگر قاشق اندازه گیری ندارید ، کافی است ته قوطی آلومینیومی را با آب بپوشانید.
2. 2 یک کاسه آب یخ آماده کنید. یک ظرف را با آب سرد و یخ یا آبی که در یخچال نگهداری شده است پر کنید. توصیه می شود یک کاسه را به اندازه کافی عمیق بریزید تا کل شیشه را در خود جای دهد - سپس آزمایش راحت تر خواهد بود - اما این لازم نیست. مشاهده صاف شدن شیشه از طریق یک کاسه شفاف راحت تر خواهد بود.
3. 3 عینک و انبردست محافظ جوشکاری را پیدا کنید. در این آزمایش ، شما می توانید یک قوطی آلومینیومی را گرم کنید تا آب در آن بجوشد و سپس آن را سریع منتقل کنید. در صورت پاشیدن آب گرم به چشم آنها ، همه ناظران و آزمایش کننده باید از عینک ایمنی استفاده کنند. همچنین برای برداشتن شیشه به انبر نیاز دارید تا خود را نسوزانید و سپس آن را وارونه در یک کاسه آب یخ فرو کنید. تمرین کنید تا شیشه را با انبر بگیرید تا زمانی که راحت آن را در دست بگیرید.
   • فقط زیر نظر بزرگسالان ادامه دهید.
4. 4 شیشه را روی اجاق گاز گرم کنید. قوطی آلومینیومی را برعکس روی مشعل قرار دهید ، سپس حرارت کم یا حرارت را روشن کنید. بگذارید آب بجوشد و بگذارید بجوشد و حدود 30 ثانیه بخار را آزاد کنید.
   • در صورت مشاهده بوی عجیب یا فلزی ، بلافاصله به مرحله بعدی بروید. ممکن است آب جوشانده یا گرما بیش از حد باشد به طوری که رنگ یا آلومینیوم شروع به ذوب شدن کند.
   • اگر قوطی آلومینیومی به درستی روی مشعل جا نمی گیرد ، از اجاق برقی استفاده کنید یا با انبرهای مقاوم در برابر حرارت قوطی را روی آتش نگه دارید.
5. 5 با استفاده از انبر شیشه داغ را وارونه به آب سرد کنید. انبرها را با کف دست رو به بالا نگه دارید. یک شیشه با انبر بردارید ، سریع آن را روی یک کاسه آب سرد برگردانید و در آن غوطه ور کنید.
   • برای شنیدن صداهای بلند آماده باشید زیرا شیشه می تواند خیلی سریع صاف شود!

قسمت 2 از 3: نحوه کار

1. 1 دریابید فشار هوا چیست. هنگامی که در سطح دریا هستید هوا با فشار 101 کیلو پاسکال (کیلوپاسکال) (1 کیلوگرم در سانتی متر مربع) به ما و هر جسم دیگری فشار می آورد. و به طور کلی ، این کافی است تا قوطی خودش را صاف کند ، یا حتی یک شخص! اما این اتفاق نمی افتد ، زیرا هوای داخل قوطی (یا ماده درون بدن ما) با همان نیرو به بیرون فشار داده می شود و به نظر می رسد فشار هوا به دلیل اینکه از هر طرف به طور مساوی به ما فشار می آورد صفر می شود. به
2. 2 دریابید که وقتی یک شیشه آب را گرم می کنید چه اتفاقی می افتد. هنگامی که آب در شیشه می جوشد ، می توانید ببینید چگونه شروع به "جاری شدن" به شکل قطرات کوچک به هوا می کند - ما این را بخار می دانیم. در این زمان مقداری از هوا از قوطی بیرون رانده می شود تا فضایی برای انبساط ابر قطرات آب ایجاد شود.
   • با وجود این واقعیت که شیشه مقداری از هوا را از دست می دهد ، هنوز صاف نمی شود ، زیرا در حال حاضر بخار جای هوای جابجا شده را می گیرد ، که از داخل نیز فشار می آورد.
   • به طور کلی ، هرچه مایع یا گاز را بیشتر گرم کنید ، منبسط آن بیشتر می شود. اگر در یک ظرف بسته است و نمی تواند گسترش یابد ، فشار افزایش می یابد.
3. 3 درک کنید که چگونه قوطی صاف می شود. هنگامی که قوطی در آب سرد وارونه می شود ، وضعیت از دو جهت تغییر می کند. اول ، قوطی از دسترسی هوا محروم است ، زیرا سوراخ توسط آب مسدود شده است. ثانیاً ، بخار داخل قوطی به سرعت خنک می شود. بخار آب به حجم اولیه خود فشرده می شود - مقدار کمی آب در انتهای قوطی. ناگهان ، قسمت اعظم فضای داخل شیشه بدون هیچ چیز است - حتی هوا در آنجا وجود ندارد! هوایی که در تمام این مدت به بیرون قوطی فشار می آورد دیگر از داخل هیچ مقاومتی ندارد ، بنابراین قوطی را به سمت داخل صاف می کند.
   • فضایی که در آن هیچ چیز وجود ندارد ، نامیده می شود خلاء.
4. 4 در طول آزمایش شیشه را با دقت مشاهده کنید و اثر دیگری را کشف کنید. ظهور خلاء یا فضای خالی در داخل قوطی علاوه بر صاف شدن آن ، پیامد دیگری نیز دارد. وقتی شیشه را در آب فرو می برید و هنگامی که آن را بیرون می آورید ، به آن دقت کنید. شما قادر خواهید بود متوجه شوید که چگونه کمی آب در شیشه مکیده می شود و سپس دوباره بیرون می آید. این به این دلیل است که آب به دهانه قوطی فشار می آورد ، اما این فشار فقط کافی است تا فقط یک فضای کوچک داخل قوطی آلومینیومی را قبل از صاف شدن پر کند.

قسمت 3 از 3: کمک به دانش آموزان برای یادگیری از طریق آزمایش

1. 1 از دانش آموزان بپرسید چرا شیشه پهن شده است. ببینید آیا آنها نظری در این مورد دارند یا خیر. در این مرحله هیچ یک از پاسخ ها را تأیید یا رد نکنید. هر ایده را بشناسید و از دانش آموزان بخواهید که طرز فکر خود را توضیح دهند.
2. 2 به دانش آموزان کمک کنید تا آزمایش را توضیح دهند. از آنها بخواهید آزمایشات جدیدی را برای آزمایش ایده های خود ارائه دهند. قبل از شروع آزمایش های جدید ، از آنها بپرسید که فکر می کنند در این فرآیند چه اتفاقی می افتد. اگر آنها برای به دست آوردن تجربیات جدید مشکل دارند ، به کمک آنها بیایید. در اینجا چند گزینه وجود دارد که ممکن است مفید واقع شوند:
   • اگر دانش آموز فکر می کند که آب (و نه بخار) داخل شیشه مسئول مسطح شدن آن است ، بگذارید کل ظرف را از آب پر کند و ببیند که آیا تغییر شکل می دهد یا خیر.
   • همین آزمایش را با یک ظرف سفت تر امتحان کنید. مواد قوی تر مدت زمان بیشتری پهن می شوند و به آب یخ زمان می دهد تا ظرف را پر کند.
   • سعی کنید قبل از فرو بردن ظرف در آب یخ اجازه دهید کمی خنک شود. در نتیجه هوا بیشتر در قوطی و تغییر شکل کمتر خواهد بود.
3. 3 نظریه پشت آزمایش را توضیح دهید. از اطلاعات موجود در قسمت How It Works استفاده کنید تا به دانش آموزان در درک علت صاف شدن شیشه کمک کنید. از آنها بپرسید آیا توضیحات با ایده های آنها مطابقت دارد که آنها آزمایشات خود را ارائه کرده اند.

نکات

• شیشه را با انبر در آب فرو کنید ، آن را رها نکنید.

هشدارها

• کوزه و آب داخل آن داغ می شود. از شرکت کنندگان در آزمایش بخواهید پشت سر شما بایستند زیرا قوطی در آب غوطه ور است تا با اسپری ناگهانی آب گرم آسیبی نبینند.
• کودکان بالای 12 سال می توانند به تنهایی این آزمایش را انجام دهند ، اما فقط زیر نظر بزرگسالان! هرگز اجازه ندهید بیش از یک نفر آزمایش را همزمان انجام دهد ، مگر اینکه بیش از یک رهبر نیز وجود داشته باشد.

چه چیزی نیاز دارید

• قوطی های لیموناد آلومینیومی خالی
• انبرها به اندازه ای بزرگ هستند که شیشه داغ را به راحتی در خود نگه می دارند
• اجاق گاز یا برقی یا مشعل بنسن
• کاسه آب سرد