איך לגרום למים לעלות?
למרות שאתה יכול לגרום למפלס המים של כל גוף מים לעלות על ידי הוספת עוד מסה אליו (למשל, יותר מים או חומר אחר), יש ניסוי נפוץ שנועד לגרום למים "לעלות" בכוס.
למרות שאתה יכול לגרום למפלס המים של כל גוף מים לעלות על ידי הוספת עוד מסה אליו (למשל, יותר מים או חומר אחר), יש ניסוי נפוץ שנועד לגרום למים "לעלות" בכוס. עם כמה פריטים בלבד, תוכלו להשתמש בעקרונות חוק צ'ארלס (הקובע כי טמפרטורת הגז פרופורציונלית ישירות לנפח הגז כאשר הוא נמצא בלחץ קבוע) כדי להרשים ולסקרן קהל בניסוי זה.
שיטה 1 מתוך 3: הגדרת הניסוי
- 1ממלאים תבנית במים. המחבת צריכה להיות בעומק של 1-5 ס"מ (2,5-5,1 ס"מ) לפחות. אתה צריך מחבת שתוכל להכיל מספיק מים כדי שלא הכל יישאב לתוך הכוס. אם כל המים נשאבים לכוס, אז האוויר יוכל להיכנס פנימה. מכיוון שהמים כבדים יותר מהאוויר, הם ייפלו חזרה מהכוס בגלל כוח המשיכה.
- 2הוסיפו צבעי מאכל למים אם תרצו. צבע המאכל אינו תורם כלל למדע המעורב. עם זאת, זה עושה את המים קלים יותר לראות כאשר הם עולים במעלה הזכוכית. זה חשוב במיוחד עבור קהל גדול שאולי לא יוכל להתקרב לזכוכית.
- 3אסוף את כל שאר החומרים הדרושים. וודא שיש לך כוס, נר ומדליק או גפרור לפני שתתחיל. לא משנה באיזה סוג גפרור או מצית אתה משתמש. עליך להשתמש בכוס ולא בכוס פלסטיק. שימוש בנר קצר גם מונע מהלהבה לגעת ישירות בזכוכית, אולם הנר צריך להיות גבוה מספיק כדי שהפתיל לא יירטב כשאתה מכניס אותו למחבת המים.
- אם תנסה להחליף כוס בכוס פלסטיק, היא תימס והניסוי ייכשל.
- נרות אור תה עובדים היטב לניסוי זה.
שיטה 2 מתוך 3: לגרום למים לעלות לכוס.
שיטה 2 מתוך 3: לגרום למים לעלות לכוס
- 1מכניסים את הנר לתבנית המים. דאג לא להרטיב את הפתיל. הדליקו את הנר במרכז מחבת המים.
- אם אתה משתמש בנר נר תה, הוא יישב לבד במחבת. אם אתה משתמש בנר דק גבוה, הוא עלול להתהפך. כדי להימנע מכך, השתמש בכלי פמוט קצר לייצוב הנר.
- 2הניחו את הכוס מעל הנר. הפוך את הכוס הפוכה והנח אותה מעל הנר. וודא שפתח הזכוכית שקוע לחלוטין במים. זה מספק איטום שמונע כניסת אוויר לזכוכית ומאפשר למים לעלות לתוך הזכוכית.
- אם הנר נוגע בכוס, אתה יכול לקבל נר קצר יותר או כוס גבוהה יותר. זה יבטיח שהניסוי ילך כשורה.
- 3צפו בבועות. כשהנר נשרף הוא מחמם את הגז בתוך הכוס. זה יגרום להרחבת הגז ולהעלאת הלחץ בתוך הזכוכית. קצת גז יצטרך לברוח מהכוס כדי להקל על הלחץ. הדרך היחידה להימלט גז היא דרך המים בתחתית הכוס. ברגע שהלחץ יגיע גבוה מספיק, לגז לא תהיה ברירה אלא לבעבע החוצה דרך המים.
- 4אפשר לנר להישרף. מולקולות חמצן 2 המתגיירים נר בוער (2O 2) ו- 1 מולקולה של פראפין (CH 4) כדי 1 מולקולת פחמן דו-חמצני (CO 2) ו 2 מולקולות מים (2H 2 O). ללא כניסה של אוויר לכוס, הנר ישרוף את כל החמצן הקיים. כאשר החמצן נגמר, האש על הנר כבר לא יכולה להישרף.
- למרות שנשאר חמצן בכוס, הנר ייכבה כאשר הוא השתמש בכל החמצן שקרוב מספיק כדי לתדלק את הלהבה.
הגז לא יכול להיכנס לזכוכית מכיוון שהוא הפוך במים ויוצר אטם. - 5צפו במים העולים לכוס. כשהנר נשרף, הגז הנותר יתקרר במהירות. גז הקירור מתכווץ (מכווץ את נפחו) ויוצר ואקום בזכוכית. הלחץ החיצוני יכריח את המים לתוך הכוס כדי למלא את הוואקום.
- יהיה קל יותר לראות אם בחרת לצבוע את המים בצבעי מאכל. זכור כי המים ימלאו רק חלק מהכוס, מכיוון שעדיין נותר כלוא בגז בכוס.
שיטה 3 מתוך 3: הבנת מדוע המים עולים לכוס
- 1דעו איזו תגובה כימית מתרחשת. יש הרבה הסברים שגויים לניסוי זה. על מנת להבין מה באמת קורה עליך לדעת איזו כימיה מתרחשת. תגובת הבעירה המתרחשים היא:
- 2O 2 + CH 4 → Co 2 + 2H 2 O
- 2נזכיר את חוק צ'רלס. חוק צ'ארלס הוא חלק מחוק הגז האידיאלי שאומר כי נפח הגז ישתנה באופן יחסי לטמפרטורה (ולהיפך) כאשר לחץ חיצוני ומסת הגז נשארים קבועים. מכיוון שקירות הזכוכית אינם משנים את כמות הלחץ שהם מפעילים על הגז שבתוכה, הלחץ בניסוי זה נשאר קבוע. הגז לא יכול להיכנס לזכוכית מכיוון שהוא הפוך במים ויוצר אטם.
- מבחינה טכנית, מכיוון שתגובת הבעירה הופכת מולקולות 2 O 2 למולקולות CO 2 ו- 2 H 2 O, כמות הגז גדלה באופן זמני. עם זאת, הנר לא ישמור על הטמפרטורה בתוך הכוס מעל 100 מעלות צלזיוס (100 מעלות צלזיוס) ומולקולות 2 H 2 O יתעבו למים נוזליים. משמעות הדבר היא שכמות הגז בכוס פוחתת ביעילות בזמן שנר נשרף.
- חוק צ'ארלס חל במקרה זה רק מכיוון שכמות הגז בכוס נשארת קבועה מרגע בוער הנר. ללא הבעירה, לא נצרך או מייצר יותר גז. מקור החום נעלם זמנית, מה שמאפשר את הגז להתקרר להקטין את נפחו.
זה מספק איטום שמונע כניסת אוויר לזכוכית ומאפשר למים לעלות לתוך הזכוכית. - 3שקול מה קורה כשהגז מתקרר. מכיוון שנפח הגז פרופורציונלי לטמפרטורה, הוא פוחת ככל שהגז מתקרר. ירידת נפח זו יוצרת ואקום בתוך הזכוכית. הלחץ מחוץ לזכוכית נשאר זהה, כך שזה יוצר הפרש לחץ.
- 4להבין הפרשי לחץ. בתוך כל מערכת נתונה, נוזלים עוברים מקצה הלחץ הגבוה לקצה הלחץ הנמוך. כאשר אוויר אטום מהכוס, המים נאלצים מקצה הלחץ הגבוה של המערכת (מחוץ לזכוכית) לקצה הלחץ הנמוך של המערכת (בתוך הזכוכית) עד שהלחץ בתוך הזכוכית שווה ללחץ שבחוץ הזכוכית.
- זה קצת כמו לפתוח ברז. הלחץ מחוץ לקו המים נמוך מהלחץ בתוך הקו, כך שהמים נאלצים דרך הקו ויוצאים מהברז (גם אם הם צריכים לצאת נגד כוח המשיכה לשם כך).
- נסו את הניסוי לבד לפני שאתם עורכים אותו לקהל. זה מאפשר לך לפתור כל באגים במערכת שלך בלי שאף אחד צופה.
- השתמש בצבעי המאכל כדי להראות את המים.
- אין להשתמש בכוסות פלסטיק. הלהבה תמיס את הכוס ותגרום לניסוי להיכשל.
- מחבת
- מים
- צבע מאכל
- זכוכית
- נר
- גפרורים / מצית
שאלות ותשובות
- האם זה עובד מכיוון שהוא יוצר ואקום?זה בגלל לחץ אוויר, בערך כמו באר ארטזית. אם אתה משתמש בנר כדי לחמם את האוויר הוא נהיה דק יותר, ויוצר פחות לחץ מהאוויר הקריר שמסביב. ואקום הוא חוסר אוויר וכל שאר הגזים.
- האם אני צריך צבע אוכל?צבע המזון אינו משפיע על הניסוי. עם זאת, זה מקל על התצפית.
- מה מטרת הפעילות הזו?מטרת פעילות זו היא להדגים את הקשר בין נפח, לחץ, טמפרטורה וכמות הגז הקיימים.
תגובות (2)
- זה עזר לי מאוד, כיוון שאוכל להבין בקלות. הם מפורטים היטב ויש להם גם תרשים תמונות להראות לנו. לכן אני יכול לעשות את הניסוי בהצלחה. תודה!
- זה עזר לי כי זה פתח את דעתי להבין דרכים נוספות שעובד על Co2 ומה עוד הוא יכול לעשות! תודה רבה, מדריך, אתה מדהים!
