3 spôsoby, ako prinútiť vodu stúpať

Hoci môžete zvýšiť hladinu vody v akejkoľvek vodnej nádrži pridaním väčšej hmotnosti (napr.g., viac vody alebo iného materiálu), existuje bežný experiment, ktorého cieľom je, aby voda v pohári „stúpala“. S niekoľkými predmetmi môžete využiť princípy Charlesovho zákona (ktorý hovorí, že teplota plynu je priamo úmerná objemu plynu pri konštantnom tlaku), aby ste týmto experimentom ohromili a zaujali publikum.

Metóda 1 z 3:Nastavenie experimentu


Naplňte panvicu vodou. Panvica by mala byť 1-2 palce (2.5-5.1 cm) hlboký aspoň. Potrebujete panvicu, ktorá pojme dostatok vody, aby sa celá nevsiakla do pohára. Ak sa všetka voda nasaje do pohára, bude sa doň môcť dostať vzduch. Keďže voda je ťažšia ako vzduch, vplyvom gravitácie bude padať späť z pohára.[1]


V prípade potreby pridajte do vody potravinárske farbivo. Potravinárske farbivo vôbec neprispieva k vedeckým poznatkom. Voda však bude lepšie viditeľná, keď bude stúpať hore pohárom. Je to dôležité najmä v prípade veľkého počtu divákov, ktorí sa nemusia dostať do blízkosti pohára.[2]


Zozbierajte všetky ostatné potrebné materiály. Pred začatím sa uistite, že máte pohár, sviečku a zapaľovač alebo zápalku. Nezáleží na tom, akú zápalku alebo zapaľovač použijete. Musíte použiť sklo, a nie plastový pohár. Použitie krátkej sviečky tiež zabraňuje priamemu dotyku plameňa so sklom, sviečka by však mala byť dostatočne vysoká, aby sa knôt nenamočil, keď ju vložíte do nádoby s vodou.

  • Ak sa pokúsite nahradiť pohár plastovým pohárom, pohár sa roztopí a pokus sa nepodarí.
  • Na tento experiment sa dobre hodia čajové sviečky.

Metóda 2 z 3:Vzlínanie vody do pohára


Vložte sviečku do nádoby s vodou. Dbajte na to, aby sa knôt nenamočil. Zapáľte sviečku v strede nádoby s vodou.[3]

  • Ak používate čajovú sviečku, bude v pohári sedieť sama. Ak používate vysokú štíhlu sviečku, môže sa prevrátiť. Aby ste tomu zabránili, použite krátky držiak sviečky na stabilizáciu sviečky.


Položte pohár na sviečku. Otočte pohár hore dnom a postavte ho nad sviečku. Uistite sa, že otvor pohára je úplne ponorený vo vode. Tým sa vytvorí tesnenie, ktoré zabráni vniknutiu vzduchu do pohára a umožní vode stúpať do pohára.[4]

  • Ak sa sviečka dotýka pohára, môžete získať buď kratšiu sviečku, alebo vyšší pohár. Tým sa zabezpečí, že pokus prebehne dobre.


Dávajte pozor na bublinky. Keď sviečka horí, zohrieva plyn vo vnútri pohára. To spôsobí, že sa plyn rozšíri, čím sa zvýši tlak vo vnútri pohára. Časť plynu bude musieť uniknúť zo skla, aby sa znížil tlak. Jediný spôsob, ako môže plyn uniknúť, je cez vodu na dne pohára. Keď tlak dosiahne dostatočnú výšku, plyn nebude mať inú možnosť, ako vybublať cez vodu. [5]


Nechajte sviečku dohorieť. Horiaca sviečka premieňa 2 molekuly kyslíka (2O2) a 1 molekula parafínu (CH4) na 1 molekulu oxidu uhličitého (CO2) a 2 molekuly vody (2H2O). Ak do pohára nevstupuje žiadny vzduch, sviečka spáli všetok dostupný kyslík. Keď dôjde kyslík, oheň na sviečke už nemôže horieť.[6]

  • Hoci v pohári môže zostať kyslík, sviečka zhasne, keď spotrebuje všetok kyslík, ktorý je dostatočne blízko na to, aby poháňal plameň.


Sledujte, ako voda stúpa do pohára. Keď sviečka dohorí, zvyšný plyn rýchlo vychladne. Chladiaci plyn sa zmršťuje (zmenšuje svoj objem) a vytvára v skle vákuum. Vonkajší tlak bude tlačiť vodu do pohára, aby vyplnila vákuum.[7]

  • Bude to lepšie viditeľné, ak sa rozhodnete vodu zafarbiť potravinárskym farbivom. Majte na pamäti, že voda naplní len časť pohára, pretože v pohári je stále zachytený plyn.

Metóda 3 z 3:Pochopenie, prečo voda stúpa do skla


Vedieť, aká chemická reakcia prebieha. Existuje mnoho nesprávnych vysvetlení tohto pokusu. Aby ste pochopili, čo sa skutočne deje, musíte vedieť, aká chémia sa odohráva. Prebiehajúca reakcia horenia je: [8]

  • 2O2 + CH4 → Co2 + 2H2O


Pripomeňte si Charlesov zákon. Charlesov zákon je časť zákona o ideálnom plyne, ktorý hovorí, že objem plynu sa bude meniť úmerne s teplotou (a naopak), ak vonkajší tlak a hmotnosť plynu zostanú konštantné. Keďže steny pohára nemenia veľkosť tlaku, ktorým pôsobia na plyn vo vnútri, tlak v tomto experimente zostáva konštantný. Plyn sa nemôže dostať do pohára, pretože je vo vode hore dnom, čím sa vytvorí tesnenie.

  • Z technického hľadiska, keďže pri reakcii horenia sa mení 2 O2 ) na 1 molekulu CO2 a 2 H2O molekúl, množstvo plynu sa dočasne zvýši. Sviečka však neudrží teplotu vo vnútri skla nad 100 °C (212 °F) a 2 H2Molekuly O skondenzujú na kvapalnú vodu. To znamená, že množstvo plynu v pohári sa počas horenia sviečky účinne znižuje.[9]
  • Charlesov zákon platí v tomto prípade len preto, že množstvo plynu v pohári zostáva konštantné od okamihu, keď sviečka dohorí. Bez spaľovania sa už plyn nespotrebuje ani nevyrobí. Zdroj tepla súčasne zmizne, čo umožní ochladenie plynu a zmenšenie jeho objemu.[10]


Zvážte, čo sa stane, keď sa plyn ochladí. Keďže objem plynu je úmerný teplote, s ochladzovaním plynu sa zmenšuje. Toto zmenšenie objemu vytvára vo vnútri pohára vákuum. Tlak mimo pohára zostáva rovnaký, takže vzniká tlakový rozdiel.[11]


  • Pochopenie tlakových rozdielov. V rámci akéhokoľvek systému sa tekutiny pohybujú od konca s vysokým tlakom ku koncu s nízkym tlakom. Keď je vzduch uzavretý mimo pohára, voda sa tlačí z vysokotlakového konca systému (mimo pohára) do nízkotlakového konca systému (vo vnútri pohára), až kým sa tlak vo vnútri pohára nevyrovná tlaku mimo pohára.[12]

    • Je to trochu ako otvoriť kohútik. Tlak mimo vodovodného potrubia je nižší ako tlak vo vnútri potrubia, preto sa voda tlačí cez potrubie a von z kohútika (aj keď na to musí ísť proti gravitácii).
  • Odkazy