- Dob:8+
- Trajanje:15 min
- Zahtjevnost:Srednje
- Nered:Malen
- Nadzor:Da
Što je pritisak zraka ili atmosferski tlak?
Pritisak zraka je težina molekula zraka koje utječu na površinu zemlje. Gravitacija zemlje privlači čestice plinova koji se nalaze u atmosferi i one čine atmosferski pritisak.
Kada je vlažnost zraka visoka, i atmosferski pritisak je manji nego kada je zrak suh.
Najveći pritisak zraka je na morskoj razini, gdje je gustoća molekula zraka najveća i smanjuje se što se više penjemo od površine mora.
Uz pritisak, na većim nadmorskim visinama također se smanjuje količina kisika. Što smo na većoj visini, to je količina kisika manja i atmosferski pritisak je manji. Zato u planinama ili na višim nadmorskim visinama možemo osjetiti vrtoglavicu ili čak i mučninu.
Osim sa nadmorskom visinom, tlak se mijenja i s količinom vlage u zraku. Kako je vlaga lakša od molekula kisika (i ostalih plinova), što je više ima u zraku, zrak će biti lakši, a time će i tlak biti manji.
U svakom trenutku, prosječna težina koja djeluje na čovjekovo tijelo radi tlaka iznosi 15 tona! No taj pritisak ne može zdrobiti čovjeka zato što on djeluje sa svih strana te zato što je unutarnji tlak jednak vanjskome tlaku. Zrak se svuda nalazi pa zato i neutralizira pritisak odozgo koji bi nas mogao zgnječiti.
Atmosferski pritisak se mjeri pomoću barometra. Kako se atmosferski pritisak mijenja, živa u barometru se širi ili sakuplja. Živa se širi i povećava kada atmosferski pritisak postaje veći.
Potrebni materijali za pokus s limenkom
Sve što nam je potrebno su limenka, posuda s vodom, kuhinjska hvataljka i štednjak.
- Prazna limenka. Obična aluminijska limenka od soka ili piva će poslužiti za ovaj eksperiment. Limenke možemo nabaviti gotovo u svakoj trgovini mješovite robe budući da dosta pića dolazi pakirano u limenkama.
- Hladna voda. Trebamo staviti nešto hladne vode u posudu ili lavor. Ne mora biti ledena, obična hladna voda iz slavine će zadovoljiti naše potrebe.
- Kuhinjska hvataljka. Trebat će nam nešto za uhvatiti vruću limenku. Kuhinjska hvataljka je najbolje oruđe za taj zadatak.
- Grijač, štednjak ili kuhalo. Treba nam nešto na čemu ćemo zagrijati našu limenku da voda u njoj proključa. Kuhinjski štednjak ili kuhalo će nam adekvatno poslužiti.
- Bonus: Žlica i ljevak. Žlica i ljevak nam mogu pomoći pri ulijevanju malo vode u limenku. Možemo uliti vodu i direktno iz slavine, tako da su žlica i ljevak opcionalni. Ipak, ako želimo demonstrirati čitav postupak, žlica i ljevak će nam pomoći da detaljnije prikažemo dodavanje vode u limenku.
Postupak provođenja eksperimenta s limenkom
Ako ste zainteresirani za video upute, pogledajte video na početku članka. A za korak po korak demonstraciju pokusa s limenkom, nastavite čitati tekst koji slijedi.
👨👧 Potreban nadzor odraslih
Ovo je vrući pokus. Limenka i para postaju vrele pa neka odrasla osoba obavlja zagrijavanje i uvijek koristi kuhinjsku hvataljku za pomicanje limenke. Pažljivo je okrenite i uronite - limenka ostaje vruća sve do trenutka kad dodirne vodu.
- Ulijte jednu kuhinjsku žlicu vode (oko 15 mililitara) u praznu limenku. Tu se možete poslužiti lijevkom i žlicom kako bi demonstrirali postupak. Ako samo provodite eksperiment, bez da pokazujete postupak drugima, možete i jednostavno naliti 15 ml vode iz slavine.
- Pripremite hladnu vodu u koju možete uroniti limenku. Lavor ili posuda s vodom će poslužiti i trebat će nam za nekoliko trenutaka.
- Zagrijavajte limenku dok voda ne proključa. Možemo limenku staviti na štednjak ili se poslužiti s kuhalom. Kako je količina vode premala da čujemo kako kuha, znat ćemo da je zavrela kada vidimo paru kako izlazi kroz otvor limenke.
- Poslužite se kuhinjskom hvataljkom da primite limenku. Budite oprezni, limenka će biti vrlo vruća te je potrebno koristiti hvataljku da se ne opečete. Okrenite limenku naopačke i zaronite ju u hladnu vodu koju ste pripremili.
- Odmah ćete čuti glasan prasak i limenka će se u istom trenu zgnječiti zbog razlike u tlakovima.
Zbog čega se limenka zgnječi čim je uronite u hladnu vodu?
Pogodi, a zatim dodirni odgovor i provjeri!
Znanost iza eksperimenta gnječenja limenke
Što se točno dogodilo s limenkom? Zašto se zgnječila? Grijanjem limenke smo zagrijali vodu u njoj do točke vrenja. Vrenjem je voda prešla iz tekućeg u plinovito stanje. Molekule vodene pare (plinovito stanje) se šire na puno veću površinu nego voda u tekućem stanju. Zbog toga, vodena para istiskuje van sav zrak koji se inače nalazi u limenci.
Uranjanjem limenke u vodu i naglim hlađenjem, voda ponovno mijenja agregatno stanje i ovoga puta se vraća iz plinovitog u tekuće stanje. Kako sada u limenci nema zraka, stvara se djelomični vakuum. Kako je vakuum unutar limenke izrazito niskog tlaka, pritisak zraka na površinu limenke je dovoljan da ju zgnječi.
Kako zrak izlazi iz limenke, pritisak s vanjske strane postaje veći, te dolazi do gnječenja limenke. To nazivamo implozijom.
Ukratko, limenka će se zgnječiti ako je pritisak unutar nje manji nego pritisak izvan limenke. Uz to, vanjski pritisak mora biti dovoljno jak da ga materijal od koje je napravljena limenka ne može izdržati. Na primjer, limenku od aluminija možemo lako zgnječiti rukama. Ako je stisnemo, vanjski pritisak na limenku je mnogo veći nego pritisak koji djeluje iznutra. S dovoljnim stiskom, zgnječit ćemo limenku.
Ovaj fenomen ima i ime - implozija! Baš kako možete pretpostaviti, implozija je suprotna od eksplozije. Implozija je naglo smanjenje obujma ili volumena objekta u kojem je tlak prije pucanja vanjske površine objekta bio niži od tlaka okoliša. Implozija smanjuje volumen objekta te se energija i masa koncentrira u manjem prostoru.
Kod ovog pokusa se možemo i pitati: “Neće li voda iz posude ući u limenku kada je uronimo?” Istina je da će nešto vode ući, no voda ne može ući dovoljno brzo da napuni limenku prije nego pritisak iz vana zgnječi limenku.
Što ćete naučiti i koje vještine ćete razvijati radeći pokus s limenkom?
- Znanja iz znanosti, prvenstveno kemije i fizike
- Učenje o pritisku zraka, atmosferskom tlaku i njegovom djelovanju
- Što je implozija
- Utjecaju tlaka na ljudski organizam na različitim nadmorskim visinama
- Kako provesti znanstveni eksperiment
Najvažnije ukratko
- Tlak zraka je težina atmosfere koja pritišće na sve - oko 15 tona na vaše tijelo, uravnotežena jednakim tlakom iznutra.
- Vrenjem vode u limenci nastaje para koja istisne većinu zraka.
- Uranjanjem limenke u hladnu vodu para se kondenzira, ostavljajući djelomični vakuum unutra.
- Vanjski tlak zraka sada je puno veći od unutarnjeg pa zgnječi limenku - to je implozija.
- Implozija je suprotnost eksploziji: objekt se urušava prema unutra.
Često postavljana pitanja
Zašto se limenka zgnječi?
Zagrijavanjem voda u limenci prokuha u paru koja istisne zrak. Kad vruću limenku uronite u hladnu vodu, para se odmah kondenzira natrag u tekućinu i ostavlja djelomični vakuum. Puno veći tlak zraka izvana tada zgnječi limenku.
Što je implozija?
Implozija je suprotnost eksploziji. Umjesto da prsne prema van, objekt se urušava prema unutra jer je tlak izvana puno veći od tlaka iznutra. Gnječenje limenke klasičan je primjer implozije u malom.
Zašto se u limenku prije zagrijavanja stavlja voda?
Baš ta mala količina vode čini da trik uspije. Vrenjem prelazi u paru koja ispuni limenku i istisne zrak. Bez nje ne bi bilo ničega što će se kasnije kondenzirati ni naglog pada tlaka koji zgnječi limenku.
Zašto se limenka mora okrenuti naopako u vodu?
Okretanjem se otvor stavlja ravno u vodu, što ga odmah zabrtvi i istovremeno ohladi paru. Para se kondenzira u trenu pa vakuum nastane prije nego vanjski zrak stigne ući kroz otvor.
Neće li voda jednostavno ući u limenku kroz otvor?
Nešto vode uđe, ali ne može proteći kroz mali otvor dovoljno brzo da napuni limenku prije nego je tlak zraka već zgnječi. Gnječenje se dogodi gotovo trenutno.
Je li pokus gnječenja limenke siguran za djecu?
Uključuje štednjak i vrelu limenku pa neka odrasla osoba obavlja zagrijavanje i rukuje limenkom kuhinjskom hvataljkom. Uz taj nadzor to je siguran i efektan pokus koji djeca mogu promatrati.
Nadamo se da ste uživali u ovom pokusu jednako kao i mi. A ako vas zanimaju slične aktivnosti, imamo nešto za vas:
- Za učenje o kisiku i njegovim efektima, pogledajte aktivnost oksidacije s jabukom.
- Da naučite nešto o svojstvima hladne i vruće vode, pogledajte kako demonstrirati difuziju s vrućom i hladnom vodom.
- Za demonstraciju provođenja topline, svakako pogledajte aktivnost toplinske kondukcije i kako ju demonstrirati.
- A za učenje o tome kako toplina utječe na različite materijale, pogledajte pokus smanjivanja vrećice.
A do sljedećeg puta, sretno istraživanje!
