- Dob:8+
- Trajanje:10 min
- Zahtjevnost:Srednje - pećnicom upravlja odrasla osoba
- Nered:Malen
- Nadzor:Da
🧒 U jednoj rečenici
Toplina natjera vrećicu čipsa da se skupi u malenu verziju sebe dok se rastegnuta plastika ponovno stisne.
Što su zapravo polimeri?
Vrećica čipsa je sačinjena od polimera - dugačkog lanca molekula. Taj lanac je sačinjen od niza ponavljajućih blokova koji su kemijski povezani.
I sama riječ polimer dolazi od grčke riječi poly - mnogo i mer - dijelovi. Polimeri su tako velike molekule ili makromolekule sastavljene od mnogo manjih, identičnih dijelova (monomera).
Monomeri, koji su manje molekule, mogu se spajati i zajedno kreirati polimere.
Sva bića stvaraju proteine (posebna vrsta polimera) od monomera koji se zovu amino kiseline. Biljke i životinje koriste samo 20 od 500 različitih pronađenih tipova amino kiselina pomoću kojih se mogu konstruirati proteini.
Polimeri se javljaju prirodno, npr. DNA ili već spomenuti proteini, a mogu se dobiti i sintetičkim putem, npr. plastika i proizvodi koji sadrže plastiku.
Kod umjetno proizvedenih polimera, svaka karika u lancu bit će ista kao i njezini susjedi dok karike u lancu prirodnih polimera mogu varirati od jednog do drugog susjeda.
Prirodni materijali na bazi polimera, poput pamuka, vune i svile, koriste se već stoljećima. Celuloza je prirodni polimer i glavna komponenta drva i papira. Drugi primjeri uključuju molekule škroba koje možemo pronaći u biljkama.
Polietilen tereftalat (PET) je polimer koji se koristi za pakiranje. Popularan je zbog svojih karakteristika: lagan je, kemijski nereaktivan, snažan i lako se oblikuje u bilo kojem obliku.
Prirodno stanje polimera je da se molekule grupiraju blizu jedne drugima. No, pri proizvodnji, npr. vrećice čipsa, da bi se dobio željeni oblik, polimeri se rastežu sintetičkom obradom.
Što su mikrovalovi i kako stvaraju toplinu?
Mikrovalovi su vrsta elektromagnetskog zračenja, baš poput rendgenskih zraka, ultraljubičastog zračenja, gama zraka i radio valova. Koriste se u mnoge svrhe, poput komunikacije, u radarima, a vjerojatno najpoznatiji primjer je kuhanje.
Mikrovalna pećnica stvara mikrovalno zračenje koje pri prolasku kroz hranu stvara dielektrično zagrijavanje. Jednostavno rečeno, dielektrično zagrijavanje nastaje kada elektromagnetsko polje uhvati molekule i natjera ih da se okreću naprijed-natrag. Dok se vrte i gurkaju, sudaraju se sa susjedima, a sve to gibanje je toplina. U hrani je molekula koju polje hvata gotovo uvijek voda, jer je voda polarna - ima pozitivan i negativan kraj za koje polje može povući. Zato mikrovalna savršeno zagrije juhu, a suhom keramičkom tanjuru ne napravi gotovo ništa.
Pa zašto se onda suha, prazna vrećica uopće zagrije?
Dobro pitanje. U našoj vrećici čipsa nema vode, ovdje se događa nešto drugo.
Vrećica čipsa nije samo plastika. S unutarnje strane ima iznimno tanak sloj aluminija, zbog kojeg je sjajna i koji čips drži svježim. Metal ne pušta mikrovalove da samo prođu kroz njega. Umjesto toga, mikrovalovi tjeraju slobodne elektrone u metalu da se gibaju, a u tankom, izgužvanom komadu folije ta struja nema kamo. Nakuplja se na rubovima i naborima, i to stvara pucketanje i male iskre koje ćete vidjeti. Upravo je to i razlog zašto nam govore da foliju ne stavljamo u mikrovalnu, i zašto ovaj pokus traje pet sekundi, a ne pedeset.
Ta nakupljena energija brzo zagrije metalni sloj, a metal preda toplinu plastici koja je uz njega priljubljena. Plastika nikad nije morala sama upiti mikrovalove. Bilo je dovoljno da se zagrije.
Mikrovalovi imaju dulju valnu duljinu od vidljive svjetlosti i zato ih ne možemo vidjeti.
Postoji anegdota da je Percy L. Spencer slučajno otkrio svojstva zagrijavanja mikrovalne pećnice. Jednog dana, dok je stajao kraj radara, primijetio je da se čokoladica koju je imao u džepu počela topiti. To ga je navelo da počne istraživati taj fenomen i na kraju da izradi prvu mikrovalnu pećnicu.
Potrebni materijali za smanjivanje vrećice
Sve što nam je potrebno su mikrovalna pećnica, vrećica čipsa, kuhinjska hvataljka i možda škare.
- Prazna vrećica čipsa. Nabavite vrećicu bilo kojeg čipsa i ispraznite je. Nakon što ste završili s uživanjem u čipsu, pobrinite se da je vrećica potpuno prazna. Istresite sve mrvice iz vrećice kako bi bila spremna za pokus.
- Mikrovalna pećnica. Bilo koja mikrovalna pećnica u radnom stanju će poslužiti. Samo pazite da nadgledate djecu ako će ona raditi pokus te ako još ne smiju samostalno upravljati pećnicom. Ili traži odraslu osobu za pomoć ako si ti dijete koje ne smije samostalno paliti mikrovalnu pećnicu.
- Kuhinjska hvataljka. Hvataljka će nam poslužiti da izvadimo smanjenu vrećicu čipsa iz mikrovalne pećnice budući da će biti vruća.
- Škare. Škare će nam poslužiti ako je vrećica čipsa prevelika i ne stane u mikrovalnu pećnicu. Tada možemo škarama odrezati višak i smanjiti vrećicu da stane u mikrovalnu pećnicu.
Postupak pokusa smanjivanja vrećice
Pogledajte video na početku članka za primjer kako napraviti pokus. A za korak po korak upute eksperimenta smanjivanja vrećice, nastavite čitati.
👨👧 Potreban nadzor odraslih
Ovaj pokus izvodi odrasla osoba, a ovaj dio pročitajte prvi.
Vrećica čipsa ima tanki metalni sloj, a metal u mikrovalnoj iskri. Kroz otprilike 5 sekundi zagrijavanja, daje nam cool efekt koji želimo postići. Ako traje dulje, te iskre mogu ožeći unutrašnjost pećnice, zapaliti vrećicu i oštetiti samu mikrovalnu jer ponavljano iskrenje teško pada magnetronu, dijelu koji stvara mikrovalove. Ovo nije pokus za mikrovalnu koju si ne možete priuštiti pokvariti, a u školskoj ili zajedničkoj kuhinji nije u redu raditi ga bez prethodnog pitanja.
Dakle: 5 sekundi, na punoj snazi, i ne odlazite od pećnice. Odmah je zaustavite ako se vrećica zapali ili ako iskrenje postane više od nekoliko kratkih bljeskova. Vrećica izlazi jako vruća - izvadite je hvataljkom i pustite da se ohladi prije nego je date djetetu.
Što će se dogoditi s vrećicom čipsa u mikrovalnoj pećnici?
Pogodi, a zatim dodirni odgovor i provjeri!
- Ispraznite vrećicu čipsa i poravnajte je što je više moguće. Ako je vrećica prevelika, odrežite vrh vrećice da ju skratite toliko koliko je potrebno da stane u mikrovalnu pećnicu.
- Stavite vrećicu čipsa u mikrovalnu pećnicu. Podesite temperaturu na maksimalno i upalite pećnicu. Ostavite je upaljenom otprilike pet sekundi. Čut ćete krckanje, vidjeti iskre te kako se vrećica smanjuje.
- Oprezno izvadite vrećicu iz mikrovalne pećnice koristeći kuhinjsku hvataljku. Vrećica je vruća!
- I pokus je uspješno izveden! Dobili ste minijaturnu vrećicu čipsa. Raspravite s djetetom o tome što je moglo uzrokovati ovu “magičnu” transformaciju vrećice. Uz to, možete istražiti kemijske procese koji se kriju u pozadini ove transformacije.
Nastavite poticati znatiželju
Primite sljedeću aktivnost u inbox
Pridružite se roditeljima i edukatorima koji žele praktične STEM ideje, savjete o razvoju djeteta i besplatne materijale bez zatrpanog inboxa.
Pogledajte što ćete dobivati →Znanost iza smanjivanja vrećice
Da bi se dobila vrećica čipsa kakvu svi poznajemo i volimo, ona se tvornički obrađuje koristeći polimere i druge materijale.
Polimeri koji se koriste za proizvodnju vrećica su neorganizirani i stisnuti jedni uz druge u svom prirodnom stanju. Zato se zagrijavaju, da bi se mogli rastegnuti kako bi napravili potreban oblik za vreće koje svi danas poznajemo.
Tvorničkim postupkom, pri visokim temperaturama i pod visokim pritiskom, polimeri se šire, iz njihovog skupljenog prirodnog stanja u lance koji su širi i rjeđi. To se radi kako bi vrećica bila lakša i jednostavnija za transport i upotrebu.
Ako polimere izložimo vrućini, oni će se grupirati i materijal će se početi smanjivati.
Osim polimera, u vrećici čipsa pronalazimo i slojeve aluminija (radi čuvanja svježine čipsa), boja (radi ukrašavanja vrećice) i ostalih materijala. Kada vrećicu čipsa stavimo u mikrovalnu pećnicu, pod utjecajem visoke temperature, polimeri se oslobađaju i ponovno vraćaju u svoje prirodno, skupljeno stanje.
No zašto oni zadržavaju oblik minijaturne vrećice? To je zbog ostalih materijala (aluminij, boja...) koji su pričvršćeni za polimere i usmjeravaju ih da zadrže oblik vrećice i u minijaturnom obliku.
Što ćete naučiti i koje vještine ćete razvijati provodeći pokus smanjivanja vrećice?
- Što su polimeri, koja su njihova kemijska svojstva i za što se koriste
- Što su mikrovalovi i kako funkcioniraju
- Kako toplina utječe na svojstvo molekula
- Što je znanstvena metoda, opažanje i kako provesti pokus
🔬 Pretvorite ovo u pravi pokus
Usporedite različite vrećice, jer se ne ponašaju sve plastike isto. Uz odraslu osobu koja pokreće mikrovalnu na istih nekoliko sekundi svaki put, skupite vrećicu čipsa, omot čokolade i vrećicu druge marke čipsa, i izmjerite svaku prije i poslije ravnalom. Poredajte koja se najviše skupila. Nikad ne produljujte vrijeme preko nekoliko sekundi, koja god vrećica bila.
Najvažnije ukratko
- Vrećica čipsa izrađena je od polimera - dugih lanaca ponavljajućih molekula (monomera) povezanih zajedno.
- Pri proizvodnji se polimeri rastežu i zaključavaju u plosnati oblik vrećice.
- U mikrovalnoj pećnici toplina oslobađa polimere pa se vraćaju u svoje prirodno, skupljeno stanje i vrećica se smanjuje.
- Slojevi aluminija i boje zadržavaju oblik vrećice, pa dobivate minijaturnu vrećicu, a ne bezobličnu grudu.
- Mikrovalovi hranu inače griju tako što tjeraju molekule vode da se okreću (dielektrično zagrijavanje). Suha vrećica nema vode, pa ovdje energiju upija tanki sloj aluminija, iskri i predaje toplinu plastici.
Često postavljana pitanja
Zašto se vrećica čipsa smanjuje u mikrovalnoj pećnici?
Vrećica je izrađena od polimera koji su rastegnuti i učvršćeni tijekom proizvodnje. Toplina iz mikrovalne pećnice ih oslobađa, pa se vraćaju u svoje prirodno, skupljeno stanje i cijela se vrećica smanjuje. Slojevi aluminija i boje čine da i dalje izgleda kao malena vrećica.
Je li sigurno stavljati vrećicu čipsa u mikrovalnu pećnicu?
Uz odraslu osobu koja upravlja pećnicom i prati, oko 5 sekundi - da. No budite svjesni opasnosti: metalni sloj vrećice iskri, a iskrenje metala može ožeći unutrašnjost pećnice i, uz dovoljno dugo izlaganje, oštetiti magnetron koji stvara mikrovalove. Pet sekundi je u redu, ne više od toga. Nemojte to raditi u mikrovalnoj koju si ne možete priuštiti pokvariti, ne ostavljajte je bez nadzora, zaustavite je ako se nešto zapali i jako vruću vrećicu izvadite hvataljkom.
Zašto vrećica iskri u mikrovalnoj pećnici?
Vrećice čipsa imaju vrlo tanak metalni (aluminijski) sloj. Mikrovalovi kroz tanki metal tjeraju električne struje, a na izgužvanim rubovima ta energija preskoči kao iskra. To je isti razlog zbog kojeg folija ne spada u mikrovalnu. Tijekom nekoliko sekundi ovog pokusa to je obično bezopasno, i upravo to grije vrećicu, no zato vrijeme držite kratkim, pomno pratite i prihvaćate mali rizik za pećnicu.
Što su polimeri?
Polimeri su vrlo velike molekule (makromolekule) građene od mnogo manjih ponavljajućih jedinica koje se zovu monomeri, kemijski povezanih u duge lance. Mogu biti prirodni, poput DNA, proteina i celuloze ili sintetski, poput plastike od koje se rade vrećice čipsa.
Smanjuje li se vrećica ravnomjerno ili postaje deblja?
Dok se smanjuje, vrećica postaje manja po površini, ali materijal postaje deblji i čvršći, jer je ista količina plastike sada zbijena u manji prostor. Zato minijaturna vrećica djeluje čvršće od originalne.
Mogu li umjesto mikrovalne koristiti običnu pećnicu?
Ova aktivnost namijenjena je mikrovalnoj pećnici, u kojoj se metalni sloj vrećice zagrije u nekoliko sekundi. Klasična pećnica grije drugačije i lako može otopiti ili spaliti vrećicu i osloboditi štetne pare, pa je ne preporučujemo.
Nadamo se da ste uživali u ovom “magičnom” pokusu jednako koliko smo i mi uživali radeći ga. A ako tražite još zanimljivih znanstvenih eksperimenata, imamo nešto za preporučiti:
- Nakon smanjivanja vrećice čipsa, možete probati zgnječiti limenku soka samo pomoću vode u pokusu kako demonstrirati pritisak zraka pomoću pokusa gnječenja limenke.
- A ako vas zanima koji materijali najbolje provode toplinu, pogledajte odličan pokus - što je toplinska kondukcija i kako ju demonstrirati.
- A za još smanjivanja i povećavanja, pogledajte demonstraciju osmoze pomoću gumenih bombona.
- Ako želite nastaviti istraživati polimere, pogledajte 5 odličnih eksperimenata s balonima i testirajte granice rastezljivosti polimera.
- I kao šlag na kraju, toplo preporučujemo da pogledate kuhinjsku aktivnost izrade plastike pomoću mlijeka i octa. Velika zabava je zagarantirana i nakon što aktivnost završi.
Do sljedećeg puta, sretno smanjivanje!
