Stačí lahev a voda a soutěž, při které si žáci zopakují to důležité o atmosférické tlakové síle, je na světě.
Cíl
Vést žáky k aplikaci informací získaných v lekci Mechanické vlastnosti plynů.
Zařazení do učebnice
Na závěr kapitoly Mechanické vlastnosti plynů.
Průběh experimentu
Demonstračně provedeme sérii experimentů s plastovou lahví a vodou. Po každém experimentu necháme žákům prostor, aby pozorovaný jev zkusili co nejlépe vysvětlit. Pracovat mohou jednotlivě nebo v malých skupinách. Za správné vysvětlení můžeme dávat bod a celý experiment pojmout jako soutěž nebo cokoliv jiného.
a) Vezmeme tenkou plastovou lahev a nasajeme z ní vzduch do sebe. Lahev se zdeformuje.
Otázka
Jaká síla způsobila, že se lahev zmáčkla?
Odpověď
Atmosférická tlaková síla
b) Ukážeme prázdnou plastovou lahev.
I na tuto lahev působí atmosférická tlaková síla. Proč se nezdeformuje?
Protože je venku i uvnitř stejný tlak vzduchu. Z obou stran tak působí stejně velká síla.
c) Lahev ponoříme do vody hrdlem dolů. Uvnitř může být třeba zmuchlaný papír nebo například posádka vystřižená z papíru. Po vynoření lahve je papír (případně posádka) suchý.
Proč do lahve nenatekla voda?
Protože je uvnitř vzduch.
d) Stejným způsobem ponoříme do vody lahev s dírkou ve dnu. Po vytažení bude papír mokrý.
Proč do lahve natekla voda, když v ní byl vzduch?
Vzduch má menší hustotu než voda, a proto vyplaval na hladinu a uvolnil místo vodě.
e) Lahev ponoříme do vody, aby se naplnila vodou, a poté ji zvedneme tak, že hrdlo zůstává pod hladinou.
Jak to, že voda nestekla zpět z lahve do nádoby?
Voda se díky tíhové síle snaží stéct dolů, ale vzniká nad ní vakuum. Atmosférická tlaková síla, která působí na okolní hladinu vody, tak vodu tlačí zpět nahoru. Dokud je atmosférická tlaková síla větší než tíha vody, voda nesteče.
f) Zopakujeme předcházející experiment. V tomto případě má ale lahev ve dnu dírku, kterou nejdříve ucpáváme prstem. Poté, co prst odtáhneme, steče voda dolů.
Proč voda stekla dolů?
Díky tíhové síle. V tomto případě nad ní nevzniká vakuum. Nad vodu v lahvi je stejný atmosférický tlak jako nad okolní hladinou.
g) Naplníme lahev vodou, otočíme ji do svislé polohy a vodu vylijeme (voda vytéká klopotně). Opakujeme experiment s lahví, která má ve dnu dírku (voda vytéká hezky).
Proč voda v druhém případě vytéká rychleji a plynuleji než v prvním?
Aby voda mohla vytéct, musí se do ní dostat vzduch. V prvním případě se do ní vzduch dostává hrdlem, což způsobuje klopotání vody. V druhém případě se vzduch do lahve dostává dírkou a voda z hrdla tak může vytékat plynuleji.
h) Naplníme lahev vodou, otočíme ji do svislé polohy a vodu vylijeme (voda vytéká klopotně). Opakujeme experiment, ale tentokrát vodu v lahvi roztočíme (voda vytéká hezky).
Proč voda v druhém případě vytéká rychleji a plynuleji než v prvním?
Aby voda mohla vytéct, musí se do ní dostat vzduch. V prvním případě se do ní vzduch dostává hrdlem, což způsobuje klopotání vody. V druhém případě se vzduch do lahve dostává sice také hrdlem, ale voda tvoří vír, vzduch se do lahve dostává pohodlně jeho středem a voda z hrdla tak může vytékat plynuleji.
i) Plnou lahev vody zavíčkujeme víčkem s malou dírkou a lahev otočíme víčkem dolů (voda nevytéká, maximálně lehce kape). Opakujeme experiment s lahví, která má ve dnu dírku (voda vytéká).
Proč voda v druhém případě vytéká a v prvním ne?
Aby voda mohla vytéct, musí se do ní dostat vzduch. V prvním případě je dírka ve víčku tak malá, že vzduch nedokáže „prorazit” vodu, která se přitahuje s okraji dírky. V druhém případě se vzduch do lahve dostává dírkou a voda tak může víčkem vytékat.
Použité pomůcky
několik plastových lahví, voda, papír, velká průhledná nádoba (ideálně velké akvárium)
