المحتوى

• لتخطو
• جزء 1 من 3: سحق علبة
• جزء 2 من 3: كيف يعمل
• جزء 3 من 3: مساعدة الطلاب على التعلم من التجربة
• نصائح
• تحذيرات
• الضرورات

يمكنك ضغط علبة الصودا بدون أي شيء سوى مصدر حرارة ووعاء من الماء. هذا دليل رائع على عدد من المبادئ الفيزيائية ، بما في ذلك ضغط الهواء ومفهوم الفراغ. يمكن إجراء التجربة بواسطة المعلم كمظاهرة ، أو تحت إشراف الطلاب.

لتخطو

جزء 1 من 3: سحق علبة

1. ضع بعض الماء في علبة صودا فارغة. اشطف العلبة ببعض الماء ، ثم أضف حوالي 15-30 مل (1-2 ملعقة كبيرة) من الماء إلى العلبة. إذا لم يكن لديك مغرفة ، ضع ما يكفي من الماء في العلبة لتغطية قاعها.
2. تحضير وعاء من الماء المثلج. املأ وعاءًا بالماء البارد والثلج أو بالماء المبرد في الثلاجة. للقيام بذلك ، استخدم وعاءًا عميقًا بما يكفي لإجراء التجربة ، لكن هذا ليس ضروريًا. الوعاء الشفاف يجعل من السهل رؤية العلبة مضغوطة.
3. ارتدِ نظارات الأمان واستخدم الكماشة. في هذه التجربة ، تقوم بتسخين العلبة حتى يغلي الماء الموجود بها ، ثم تُغمر العلبة تحت الماء. يجب على كل شخص قريب منك ارتداء نظارات السلامة في حالة تناثر الماء الساخن عليها. تحتاج أيضًا إلى ملقط لالتقاط العلبة دون حرق نفسك وغمرها في الماء. تدرب على التقاط العلبة عدة مرات للتأكد من إحكام قبضتها.
   • تابع فقط تحت إشراف شخص بالغ.
4. سخني العلبة على الموقد. ضع العلبة منتصبة على موقد صغير وقم بخفض الحرارة. اغلي الماء واتركه يغلي لمدة 30 ثانية.
   • إذا شممت رائحة غريبة أو معدنية ، فانتقل إلى الجزء التالي. قد يكون الماء قد غلى جافًا ، أو ربما تكون قد جعلت الحرارة عالية جدًا ، مما تسبب في ذوبان الحبر أو الألومنيوم الموجود في العلبة.
   • إذا لم يكن موقدك يحتوي على قاعدة لعلبة ، فاستخدم لوح تسخين أو استخدم ملقط بمقبض مقاوم للحرارة لتثبيت العلبة فوق النار.
5. استخدم الملقط لقلب العلبة في الماء البارد. امسك الكماشة مع توجيه راحتي اليدين لأعلى. استخدم الملقط لالتقاط العلبة ، ثم اقلبها سريعًا فوق الماء البارد ، ثم اغمر العلبة في الوعاء.
   • لا تنزعج ، لأن ضغط العلبة يمكن أن يحدث الكثير من الضوضاء!

جزء 2 من 3: كيف يعمل

1. ضغط جوي. يضغط الهواء من حولك على جسمك من جميع الجوانب بضغط 101 كيلو باسكال عند مستوى سطح البحر. هذا وحده يكفي للضغط على العلبة ، أو حتى أنا وأنت! لا يحدث هذا لأن الهواء الموجود في العلبة (أو المادة الموجودة في جسمك) يخرج بنفس مقدار الضغط ، ولأن ضغط الهواء يُلغي نفسه ، لأنه يعمل على جسم من جميع الزوايا بنفس مقدار الضغط .
2. ماذا يحدث عند تسخين العلبة بالماء. عندما يغلي الماء الموجود في العلبة ، يمكنك أن ترى أن البخار يبدأ في التكون. سيؤدي ذلك إلى دفع بعض الهواء الموجود في العلبة إلى الخارج لإفساح المجال للسحابة المتزايدة لقطرات الماء.
   • على الرغم من أن العلبة تحتوي الآن على كمية أقل من الهواء من الداخل ، إلا أنها لن تنضغط بعد ، لأن بخار الماء قد حل محل الهواء.
   • بشكل عام ، كلما زاد تسخين السائل أو الغاز ، زاد تمدده. إذا كانت حاوية مغلقة ، فسيستمر الضغط في الزيادة لأن الهواء لا يمكنه الهروب.
3. لماذا يتم ضغط العلبة. إذا تم قلب العلبة رأسًا على عقب ، يتغير الوضع بطريقتين. أولاً ، لا يمكن أن يتدفق المزيد من الهواء إلى العلبة ، لأن المدخل مسدود بالماء. ثانيًا ، سوف يبرد بخار الماء الموجود في العلبة بسرعة ، وبالتالي يشغل مساحة أقل ، ويعود في النهاية إلى الحالة الأولية ، وهو القليل من الماء الذي وضعناه في العلبة أولاً. وفجأة ، لم يعد الهواء يشغل معظم مساحة العلبة ، بل أصبح فراغًا! لم يعد يتم تعويض الهواء الذي يضغط على العلبة من الخارج ، مما يتسبب في فشل العلبة.
   • الغرفة التي لا يوجد فيها هواء تسمى واحدة مكنسة.
4. انظر عن كثب إلى العلبة لترى تأثيرًا آخر للتجربة. منع الفراغ في العلبة له تأثير آخر غير ضغط العلبة. انتبه جيدًا للعلبة عند وضعها تحت الماء. سترى كمية صغيرة من الماء يتم امتصاصها في العلبة ثم تتساقط مرة أخرى. هذا لأن الماء يضغط على الفتحة ، لكن بقوة كافية لملء العلبة قليلاً قبل ضغط الألومنيوم.

جزء 3 من 3: مساعدة الطلاب على التعلم من التجربة

1. اسأل الطلاب عن سبب ضغط العلبة. معرفة ما إذا كان الطلاب لديهم فكرة عما حدث للعلبة. لا تؤكد أو تدحض أي من الأفكار في هذه المرحلة. لا تضع أي فكرة جانبًا ودع الطلاب يشرحون كيف فكروا بها.
2. ساعد الطلاب على التوصل إلى اختلافات في التجربة. تجارب جديدة لتجربة أفكارهم الخاصة ، واطلب منهم التنبؤ بما سيحدث قبل أن يبدأوا. إذا كان لديهم صعوبة في الخروج بشيء ما ، فإليك بعض الاختلافات الممكنة لاقتراحها:
   • إذا اعتقد أحد الطلاب أنه يتم ضغط العلبة بواسطة الماء ، وليس الفراغ ، اجعلهم يملأون العلبة بالماء بالكامل ومعرفة ما إذا كانت مضغوطة.
   • جرب نفس التجربة مع وعاء أكثر متانة. إذا كانت المادة أثقل فسيستغرق ضغطها وقتًا أطول ، مما يتسبب في دخول المزيد من الماء المثلج إلى الحاوية.
   • حاول ترك العلبة تبرد قبل وضعها في الماء المثلج. سيؤدي ذلك إلى مزيد من الهواء في العلبة ، مما يقلل الضغط.
3. اشرح النظرية وراء التجربة. استخدم المعلومات الموجودة في قسم How It Works لتشرح للطلاب سبب ضغط العلبة. اسأل عما إذا كانت نتيجة التجربة تتفق مع منطقهم.

نصائح

• لا تسقط العلبة في الماء ، لكن استخدم الملقط لغمرها.

تحذيرات

• ستكون العلبة والماء بداخلها ساخنين جدًا. بمجرد وضع العلبة في الماء البارد ، اسمح للمشاهدين بالابتعاد عن أنفسهم لتجنب إصابة أي شخص من رذاذ الماء الساخن.
• يمكن للأطفال الأكبر سنًا (+12) إجراء هذه التجربة بأنفسهم ، ولكن فقط إذا كان هناك شخص بالغ للإشراف عليها! يجب ألا يشارك أكثر من شخص واحد في هذه التجربة في أي وقت ، ما لم يكن هناك العديد من البالغين للمساعدة.

الضرورات

• علب الصودا الفارغة
• الملاقط طويلة بما يكفي لإمساك العلب الساخنة جيدًا من مسافة بعيدة
• موقد أو صفيحة تسخين أو موقد بنسن
• تعال مع الماء المثلج البارد