Svi su čuli za tlak koji se često se koristi u kontekstu “narastao mi je tlak”, “pao mi je tlak”… No što je to zapravo tlak ili pritisak? Odgovorit ćemo na ovo pitanje pomoću jednostavnog eksperimenta s limenkom i demonstrirati njegovu snagu.

Sadržaj

1. Što je pritisak zraka ili atmosferski tlak?
2. Potrebni materijali za pokus s limenkom
3. Postupak provođenja eksperimenta s limenkom
4. Znanost iza eksperimenta gnječenja limenke
5. Što ćete naučiti i koje vještine ćete razvijati radeći pokus s limenkom?

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.

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

• 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.

1. 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.
2. Pripremite hladnu vodu u koju možete uroniti limenku. Lavor ili posuda s vodom će poslužiti i trebat će nam za nekoliko trenutaka.
3. 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.
4. 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.
5. Odmah ćete čuti glasan prasak i limenka će se u istom trenu zgnječiti zbog razlike u tlakovima.

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.

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

Nadamo se da ste uživali u ovom pokusu jednako kao i mi. A ako vas zanimaju slične aktivnosti, imamo nešto za vas:

• Za još jednu metodu kako demonstrirati pritisak zraka, pogledajte aktivnost Kako demonstrirati pritisak zraka pomoću balona.
• 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!

Pribilježite se na Newsletter

Pogledajte ostale aktivnosti iz kategorija…