Hvordan knuse en boks med lufttrykk

Du kan knuse en brusboks ved å bruke mer enn en varmekilde og en bolle med vann. Dette er en flott visuell demonstrasjon av noen enkle vitenskapelige prinsipper, inkludert lufttrykk og begrepet vakuum. Eksperimentet kan utføres av lærere som en demonstrasjon, eller av modne elever under veiledning.

Fremgangsmåte

Del en av 3: Knusing av en sodavann

1. en Hell litt vann i en tom brus. Skyll en brusboks med vann, og la omtrent 15–30 milliliter (1,0–2,0 ss) vann ligge i bunnen av boksen. Hvis du ikke har en måleske, hell i akkurat nok vann til å dekke bunnen av boksen.
2. 2 Tilbered en bolle med isvann. Fyll en bolle med kaldt vann og is, eller med vann som har blitt oppbevart i et kaldt kjøleskap. En bolle dyp nok til å holde boksen kan gjøre det lettere å gjennomføre eksperimentet, men det er ikke nødvendig. En klar bolle vil gjøre det lettere å se på kan bli knust.
3. 3 Få sprutsikre vernebriller og tang. I dette eksperimentet vil du varme opp denne brusen til vannet i den koker, og deretter flytte den raskt. Alle i nærheten bør ha sprutsikre vernebriller i tilfelle varmt vann sprøytes mot øynene. Du trenger også et tang for å ta tak i den varme boksen uten å brenne deg selv, og snu den opp ned i bollen med isvann. Øv på å plukke opp boksen med tang, så du er sikker på at de kan plukke opp boksen godt.
   • Fortsett kun med tilsyn av voksne.
4. 4 Varm opp boksen på komfyren. Plasser brusboksen loddrett på en komfyrbrenner, og slå deretter på varmeinnstillingen. La vannet koke utenfor boksen, boble og slippe ut vanndamp i omtrent tretti sekunder.
   • Hvis du lukter noe rart eller metallisk, kan du gå videre til neste avsnitt med en gang. Vannet kan ha kokt bort, eller varmen kan ha vært for høy og forårsaket at blekk eller aluminium på boksen smelter.
   • Hvis komfyrbrenneren ikke kan støtte brusboksen, bruk en kokeplate eller bruk tang med varmebestandige håndtak for å holde brusboksen over komfyren.
5. 5 Bruk tang til å snu den varme boksen opp ned i det kalde vannet. Hold tangen med håndflaten vendt oppover. Bruk tangen til å plukke opp boksen, og snu den raskt over kaldtvannsbadet, og dykk dåsen i vannskålen.
   • Vær forberedt på en høy lyd da boksen raskt knuses! På grunn av lyden, unngå å utføre eksperimentet rundt barn yngre enn barnehagealder.
   Annonse

Del 2 av 3: Hvordan det fungerer

1. en Lær om lufttrykk. Luften rundt deg presser mot deg og alle andre gjenstander, med et trykk så høyt som 101 kPa (14,7 pounds per kvadrattomme) når du er på havnivå. Dette ville normalt være nok til å knuse en boks av seg selv, eller til og med en person! Dette skjer ikke fordi luften i brusboksen (eller materialet i kroppen din) skyver utover med like trykk, og fordi lufttrykket 'kansellerer seg selv' ved å skyve mot oss fra alle retninger likt.
2. 2 Finn ut hva som skjer når du varmer opp boksen med vann. Når vannet i boksen koker, kan du se at vannet begynner å rømme så små dråper i luften, eller damp. Noe av luften i boksen skyves ut når dette skjer, for å gi plass til den ekspanderende skyen av vanndråper.
   • Til tross for at boksen mister noe av luften i den, blir den ikke knust ennå, fordi vanndampen som tok plass for luften, skyver fra innsiden i stedet.
   • Generelt, jo mer du varmer opp en væske eller en gass, jo mer utvides den. Hvis det er en lukket beholder slik at den ikke kan fortsette å utvide seg, utøver den mer press. Dette er kjent som Gay-Lussacs lov.
3. 3 Forstå hvordan boksen blir knust. Når boksen snus opp ned i isvannet, endres situasjonen på to måter. For det første er boksen ikke lenger åpen for luften, siden vann blokkerer åpningen. For det andre avkjøles vanndampen inne i boksen raskt igjen. Vanndampen krymper igjen til sitt opprinnelige volum, den lille mengden vann i bunnen av boksen. Plutselig har det meste av plassen inne i boksen ingenting i seg - ikke engang luft! Luften som har presset fra utsiden av boksen hele tiden har ingenting på den andre siden som kan motstå den, så den knuser boksen innover.
   • Rom som ikke har noe i seg kalles a vakuum .
4. 4 Se boksen nøye for å oppdage en effekt til av eksperimentet. Utseendet til et vakuum eller et tomt rom inne i boksen har en annen effekt i tillegg til at den kan knuses. Se boksen nøye når du senker den ned i vannet, og igjen når du løfter den ut. Du vil kanskje legge merke til at en liten mengde vann suges opp i boksen og deretter sildrer ut igjen. Dette er fordi vanntrykket presser mot åpningen på boksen, men bare hardt nok til å fylle litt av boksen før aluminiumet knuses. Annonse

Del 3 av 3: Hjelpe studentene til å lære av eksperimentet

1. en Spør elevene hvorfor boksen ble knust. Se om elevene har noen ideer om hva som skjedde med boksen. Ikke bekreft eller benekt noen av svarene på dette stadiet. Bekjenn hver idé, og be elevene forklare tankeprosessen.
2. 2 Hjelp elevene med å komme med variasjoner på eksperimentet. Be elevene komme med nye eksperimenter for å teste ideene sine, og spør dem hva de tror vil skje før de gjennomfører det nye eksperimentet. Hvis de har problemer med å komme med et nytt eksperiment, kan du hjelpe dem. Her er noen varianter som kan være nyttige:
   • Hvis en student mener vannet (ikke vanndampen) inne i boksen var ansvarlig for at det ble knust, må elevene fylle en hel boks med vann og se om den er knust.
   • Prøv det samme eksperimentet med en sterkere beholder. Det tyngre materialet bør ta lenger tid å knuses, noe som vil gi isvannet mer tid til å fylle det.
   • Prøv å la boksen avkjøles en kort stund før du legger den i isbadet. Dette vil resultere i at mer luft er tilstede i boksen, og dermed mindre alvorlig knusing.
3. 3 Forklar teorien bak eksperimentet. Bruk informasjonen i delen Hvordan det fungerer for å lære elevene hvorfor boksen ble knust. Spør dem om det stemmer overens med det de fant på i eksperimentene. Annonse

Samfunnsspørsmål og svar

Søk Legg til nytt spørsmål

• Spørsmål Hva er hensikten med dette eksperimentet?Meredith Juncker, PhD
  Vitenskapelig forsker Meredith Juncker er doktorgradskandidat i biokjemi og molekylærbiologi ved Louisiana State University Health Sciences Center. Studiene hennes fokuserer på proteiner og nevrodegenerative sykdommer.Meredith Juncker, PhDVitenskapelig forskers ekspertsvar Formålet med dette eksperimentet er å demonstrere faseendringer (vann til damp) og effekten av ubalansert trykk (dampkondensering, forårsaker et vakuum inne i boksen = ubalansert trykk).
• Spørsmål Kan vi varme opp boksen på en brenner?Meredith Juncker, PhD
  Vitenskapelig forsker Meredith Juncker er doktorgradskandidat i biokjemi og molekylærbiologi ved Louisiana State University Health Sciences Center. Studiene hennes fokuserer på proteiner og nevrodegenerative sykdommer.Meredith Juncker, PhDVitenskapelig forskerekspert Svar Ja. Bare vær forsiktig med å holde den på lavere temperatur slik at du ikke smelter boksen din!
• Spørsmål Kan jeg sette den i solen i stedet for å varme opp boksen på komfyren? Nei. Det vil ikke være nær varmt nok. Det må være mye varmere, så det er varmt nok til å lage vanndamp.
• Spørsmål Kan jeg få det samme resultatet ved å ha varmt vann i bollen og kaldt vann i boksen? Nei, fordi boksen trenger å kunne produsere vanndamp for at dette faktisk skal fungere.
• Spørsmål Hvorfor tror du mengden vann plassert i boksen påvirker mengden boksen vil knuse? Årsaken til at dette påvirker det er på grunn av mengden vanndamp du produserer. Med mer vann har du et høyere trykk, så det blir mer en kraft på boksen.
• Spørsmål Kan du få det samme resultatet ved å sette en tom plastflaske i fryseren og deretter kjøre den under varmt vann? Flasken vil utvide seg med luften inne i den, slik at den ikke sprenger som en ballong.
• Spørsmål Etter at boksen ble knust, hvorfor kom det vann ut av boksen etter å ha blitt trukket ut av vannet? Det røykrike vannet ble dyttet ned i det kalde vannet og det kalde vannet ble sugd i boksen.
• Spørsmål Kan jeg gjøre dette med en vannflaske? Ja. Det fungerer med en vannflaske.

Ubesvarte spørsmål

• Hvilken variabel endres? Svar

Still et spørsmål 200 tegn igjen Inkluder e-postadressen din for å få en melding når dette spørsmålet blir besvart. Sende inn
Annonse

Video . Ved å bruke denne tjenesten kan noe informasjon deles med YouTube.

Tips

• Senk boksen ned i vannet med tang, i stedet for å slippe den.

Annonse

Advarsler

• Eldre barn (i alderen 12+) kan være i stand til å gjøre aktiviteten selv, men kun under voksen tilsyn! La aldri mer enn én person gjøre demonstrasjonen om gangen, med mindre det er mer enn en veileder til stede.
• Boksen og vannet inni vil være varmt. La deltakerne stå tilbake når boksen vippes i vannet, for å unngå å bli skadet av varmtvannsspray.

Annonse

Ting du trenger

• Tomme brusbokser av aluminium
• Tenger som er store nok til å håndtere de varme boksene komfortabelt
• Komfyr, kokeplate eller Bunsen-brenner
• Skål med kaldt vann