Com aplanar una llauna fent servir la pressió de l’aire

Content

Passos
Part 1 de 3: Com aplanar una llauna de llimonada d'alumini
Part 2 de 3: Com funciona
Part 3 de 3: Ajudar els estudiants a aprendre mitjançant l’experiment
Consells
Advertiments
Què necessites

Podeu aplanar una llauna d'alumini amb només una font de calor i un recipient amb aigua. Es tracta d’una gran demostració visual de certs principis científics, com ara la pressió de l’aire i el concepte de buit. L'experiment el poden dur a terme professors o estudiants de secundària sota la seva guia com a experiment.

Passos

Part 1 de 3: Com aplanar una llauna de llimonada d'alumini

1 Aboqueu una mica d’aigua en una llauna d’alumini buida. Esbandiu-lo i deixeu uns 15-30 mil·lilitres (1-2 culleradetes) d’aigua al fons. Si no teniu una cullera mesuradora, només heu de cobrir el fons d’una llauna d’alumini amb aigua.
2 Prepareu un bol amb aigua gelada. Ompliu un recipient amb aigua freda i gel o aigua que s’hagi emmagatzemat a la nevera. És aconsellable prendre un bol prou profund perquè s’adapti a tot el pot, aleshores serà més fàcil experimentar, però no és necessari. Serà més convenient observar l’aplanament del pot a través d’un bol transparent.
3 Cerqueu ulleres i alicates de soldadura protectores. En aquest experiment, escalfeu una llauna d’alumini fins que l’aigua hi bulli i després la transferiu ràpidament. Tots els observadors i l’experimentador haurien de dur ulleres de seguretat en cas que l’aigua calenta els salpicés als ulls. També necessitareu pinces per agafar el pot per no cremar-vos i, a continuació, submergiu-lo al revés en un bol d’aigua gelada. Practiqueu a agafar el pot amb les tenalles fins que us sentiu còmode subjectant-lo.
- Continueu només sota la supervisió d'un adult.
4 Escalfeu el pot a la cuina. Col·loqueu una llauna d'alumini cap per avall sobre un cremador i, a continuació, enceneu-lo a foc baix o a foc baix. Deixeu bullir l'aigua i deixeu-la bullir i deixeu anar vapor durant uns 30 segons.
- Si observeu una olor estranya o metàl·lica, passeu immediatament al següent pas. És possible que l’aigua s’hagi bullit o que la calor hagi estat excessiva perquè la pintura o l’alumini es comencessin a fondre.
- Si la llauna d'alumini no s'adapta correctament al cremador, utilitzeu una estufa elèctrica o sostingueu la llauna al foc amb tenalles resistents a la calor.
5 Utilitzeu unes pinces per inclinar el pot calent cap per avall en aigua freda. Mantingueu les pinces amb el palmell cap amunt. Agafeu un pot amb pinces, gireu-lo ràpidament sobre un bol d’aigua freda i submergiu-hi.
- Estigueu preparats per escoltar sorolls forts perquè el pot es pot aplanar força ràpidament.

Part 2 de 3: Com funciona

1 Esbrineu què és la pressió de l’aire. L’aire ens pressiona i sobre qualsevol altre objecte amb una força de 101 kPa (kilopascal) (1 kg per cm2) quan es troba al nivell del mar. I, en general, amb això n’hi ha prou perquè la llauna s’aplana, fins i tot una persona! Però això no passa, perquè l’aire dins de la llauna (o la matèria del nostre cos) es pressiona cap a l’exterior amb la mateixa força, i la pressió de l’aire sembla estar reduïda pel fet que ens pressiona de manera uniforme des de tots els costats .
2 Esbrineu què passa quan escalfeu un pot d’aigua. Quan l’aigua del pot bull, podeu veure com comença a “córrer” en forma de petites gotes a l’aire; això ho coneixem com a vapor. Part de l'aire es treu de la llauna en aquest moment per deixar lloc a un núvol en expansió de gotes d'aigua.
- Tot i que el pot perd una mica d’aire, encara no s’aplana, perquè ara el vapor pren el lloc de l’aire desplaçat, que també prem des de l’interior.
- En general, com més escalfeu un líquid o gas, més s’expandeix. Si es troba en un contenidor tancat i no es pot expandir, la pressió augmenta.
3 Comprendre com una llauna s’aplana. Quan la llauna està capgirada en aigua freda, la situació canvia en dues direccions. En primer lloc, la llauna queda privada d'accés a l'aire, ja que l'aigua bloqueja el forat. En segon lloc, el vapor a l’interior de la llauna es refreda ràpidament. El vapor d’aigua es comprimeix fins al seu volum original: una petita quantitat d’aigua al fons de la llauna. De sobte, la major part de l’espai dins del pot queda sense res, ni tan sols hi ha aire. L’aire que ha estat pressionant a l’exterior de la llauna durant tot aquest temps ja no té cap resistència des de l’interior, de manera que aplana la llauna cap a l’interior.
- Es diu un espai on no hi ha res buit.
4 Observeu el pot atentament durant l’experiment i descobriu un altre efecte. L’aparició d’un buit, o espai buit, dins de la llauna té una altra conseqüència a més d’aplanar-lo. Mireu de prop el pot quan el submergeu en aigua i quan el traieu. Podreu notar com es xucla una mica d’aigua al pot i després torna a sortir. Això es deu al fet que l’aigua pressiona contra l’obertura de la llauna, però aquesta pressió només és suficient per omplir només un petit espai dins de la llauna d’alumini abans d’aplanar-se.

Part 3 de 3: Ajudar els estudiants a aprendre mitjançant l’experiment

1 Pregunteu als estudiants per què s’aplata el pot. Mireu si tenen alguna idea al respecte. No confirmeu ni denegueu cap de les respostes en aquesta etapa. Reconeix cada idea i demana als estudiants que expliquin la seva forma de pensar.
2 Ajudeu els estudiants amb opcions per explicar l’experiment. Demaneu-los que presentin nous experiments per provar les seves idees. Abans de començar nous experiments, pregunteu-los què creuen que passarà en el procés. Si els costa arribar a noves experiències, vingueu al rescat. Aquí teniu algunes opcions que us poden semblar útils:
- Si l’alumne pensa que és l’aigua (i no el vapor) que hi ha dins del pot la que s’encarrega d’aplanar-lo, deixeu-lo omplir tot el pot d’aigua i vegeu si es deforma.
- Proveu el mateix experiment amb un contenidor més rígid. Un material més resistent s’aplanarà més temps i donarà temps a l’aigua gelada per omplir el recipient.
- Proveu de deixar refredar una mica el pot abans de submergir-lo en aigua gelada. El resultat serà més aire a la llauna i menys deformació.
3 Expliqueu la teoria que hi ha darrere de l’experiment. Utilitzeu la informació de la secció Com funciona per ajudar els estudiants a entendre per què es va aixafar el pot. Pregunteu-los si l'explicació coincideix amb les seves idees per a les quals van arribar als seus propis experiments.

Consells

Submergiu el pot a l’aigua amb unes pinces, no el deixeu caure.

Advertiments

El pot i l’aigua que hi ha al seu interior estaran calents. Feu que els participants de l’experiment es quedin darrere vostre, ja que la llauna queda submergida a l’aigua perquè no resultin perjudicats per l’aspecte sobtat d’aigua calenta.
Els nens majors de 12 anys poden dur a terme l’experiment tot sol només sota la supervisió d’adults! Mai no permeteu que més d'una persona faci un experiment alhora, tret que també hi hagi més d'un líder.