Ako rozdrviť plechovku tlakom vzduchu?

Získajte informácie o tlaku vzduchu. Vzduch okolo vás tlačí na vás a na všetky ostatné objekty s tlakom až 101 kPa (14,3 kg na štvorcový palec), keď ste na hladine mora. To by normálne stačilo na rozdrvenie plechovky samotnej alebo dokonca osoby! To sa nestane, pretože vzduch vo vnútri sódy (alebo materiál vo vašom tele) tlačí von rovnakým tlakom a pretože sa tlak vzduchu „ruší“ tým, že na nás tlačí zo všetkých smerov rovnako.

Zistite, čo sa stane, keď ohrejete plechovku vody. Keď voda v plechovke vrie, môžete vidieť, ako voda začína unikať ako malé kvapôčky vzduchu alebo pary. Keď sa to stane, časť vzduchu v plechovke sa vytlačí, aby sa vytvoril priestor pre rozširujúci sa oblak vodných kvapiek.

• Napriek tomu, že plechovka stratí časť vzduchu v sebe, ešte sa nerozdrví, pretože vodná para, ktorá nahradila vzduch, namiesto toho tlačí zvnútra.
• Vo všeobecnosti platí, že čím viac tekutinu alebo plyn zahrejete, tým viac sa roztiahne. Ak je to uzavretá nádoba, takže sa nemôže stále rozširovať, vyvíja väčší tlak. Toto je známe ako Gay-Lussacov zákon.

Pochopte, ako sa plechovka rozdrví. Keď sa plechovka v ľadovej vode obráti hore nohami, situácia sa zmení dvoma spôsobmi. Po prvé, plechovka už nie je otvorená pre vzduch, pretože otvor blokuje voda. Za druhé, vodná para vo vnútri plechovky sa opäť rýchlo ochladí. Vodná para sa opäť zmenší na svoj pôvodný objem, malé množstvo vody v spodnej časti plechovky. Zrazu väčšina priestoru vo vnútri plechovky nemá vôbec nič - dokonca ani vzduch! Vzduch, ktorý celý čas tlačil zvonku plechovky, zrazu nemá na druhej strane nič, čo by mu odolávalo, a tak plechovku rozdrví dovnútra.

• Priestor, v ktorom nič nie je, sa nazýva vákuum.

Starostlivo sledujte plechovku, aby ste zistili ešte jeden účinok experimentu. Vzhľad vákua alebo prázdneho priestoru vo vnútri plechovky má ešte jeden účinok okrem toho, že plechovku rozdrví. Starostlivo sledujte plechovku, ako ju spúšťate do vody, a znova, keď ju dvíhate. Môžete si všimnúť, že sa malé množstvo vody nasaje do plechovky a potom opäť vytečie. Dôvodom je, že tlak vody tlačí proti otvoru plechovky, ale je dostatočne tvrdý, aby naplnil malú časť plechovky predtým, ako sa hliník rozdrví.

Opýtajte sa študentov, prečo bola plechovka rozdrvená. Zistite, či študenti majú nápady, čo sa stalo s plechovkou. V tejto fáze nepotvrdzujte ani nepopierajte žiadnu z odpovedí. Potvrďte každú myšlienku a požiadajte študentov, aby vysvetlili svoj myšlienkový postup.

Pomôžte študentom prísť s variáciami experimentu. Požiadajte študentov, aby prišli s novými experimentmi, aby otestovali svoje nápady, a spýtajte sa ich, čo si myslia, že sa stane, než začnú nový experiment. Ak majú problém prísť s novým experimentom, pomôžte im. Tu je niekoľko variácií, ktoré môžu byť užitočné:

• Ak si študent myslí, že za jeho rozdrvenie môže voda (nie vodná para) vo vnútri plechovky, dajte študentom naplniť celú plechovku vodou a zistite, či je rozdrvená.
• Skúste rovnaký experiment s robustnejším kontajnerom. Ťažší materiál by mal rozdrvenie trvať dlhšie, čo poskytne ľadovej vode viac času na jeho naplnenie.
• Skúste plechovku nechať krátko vychladnúť a potom ju vložte do ľadového kúpeľa. To bude mať za následok, že v plechovke bude prítomné viac vzduchu, a tým aj menej závažné drvenie.