Еверест в спринцовка - преживяване, което можете да направите у дома

Уикендът е напред. Ето една проста идея как да направите забавно преживяване у дома с деца от наличните инструменти. Не забравяйте предизвикателството: отнема ли повече или по-малко време, за да сварите яйце на Еверест? Сега ще го проверим.

Нека да започна веднага с отговора: яйцето ще отнеме повече време за готвене, тъй като температурата на врящата вода в горната част на Еверест е по-ниска.

Но след такъв отговор веднага се появява следният въпрос:

Защо е по-малък?
Защото има по-малък натиск.
Защо точката на кипене е по-ниска, ако налягането е по-малко?

Въпросът "Защо ...?" е много правилен и силен въпрос. Това е ключът към познанието за света за дете и за възрастни също. Почти не съм виждал някой, който да устои на 5 последователни уточняващи въпроса "Защо ...?" Но повече за това по-късно.

Студена вряща вода у дома

Сега да се върнем към обещаното преживяване, което можете да правите с децата си този уикенд.

Сега ще създадем условия у дома, както на върха на Еверест, и ще видим с очите си как дори и най-горещата вода не кипи при ниско налягане. Всичко, от което се нуждаете, е обикновена спринцовка. И колкото повече, толкова по-добре.

Събираме малко топла вода в спринцовката.
Изпускайки целия въздух.
Залепяме пръста си.
Издърпайте буталото назад, за да създадете ниско налягане.
Ура! Водата кипна!

Всъщност можем да създадем много ниско налягане по същия начин, стотици пъти по-ниско от атмосферното. Ще имаме дори значително по-студена вода, която кипи, отколкото на Еверест. На върха на Еверест налягането е около една трета от нормалното атмосферно.

Защо водата се изпарява

И така, защо топлата вода кипи, когато налягането падне? За да отговорите на този въпрос, е полезно да попитате защо като цяло водата кипи.?

Водата се изпарява при всякаква температура. Сред трилионите водни молекули винаги има такива, които са по-бързи и чиято скорост, когато се приближава до ръба, е достатъчна, за да преодолее привличането на други молекули и да отлети под формата на пара. Имайте предвид, че най-бързите молекули отлитат под формата на пара, така че средната скорост на останалите молекули намалява. Казваме, че водата се охлажда, когато се изпарява. Все едно ако прехвърлите всички най-добри ученици от класа в друго училище, тогава средното ниво на класа ще падне.

Колкото по-висока е температурата на водата, толкова по-бързо молекулите летят средно, толкова по-голям е процентът на молекулите с достатъчна скорост, за да се откъснат и отлетят, когато достигнат повърхността. Колкото по-бързо се изпарява водата.

Защо водата кипи

Но защо водата започва да кипи, когато достигне определена температура? Защо тази температура е специална?

За да разберем това, първо трябва да разберем, че не само водата се изпарява от повърхността. Паралелно протича и друг процес - кондензира се водна пара. Колкото повече водни пари над повърхността, толкова повече молекули пари попадат във водата и „залепват“ там.

Водата се изпарява, парите стават все повече и повече. В крайна сметка се установява равновесие, при което скоростта на изпаряване на водата и скоростта на кондензация на парата са равни. С други думи, колко молекули вода излитат от повърхността за секунда, толкова много се връщат. Казваме, че парата е станала наситена. Колкото по-топла е водата, толкова повече молекули напускат повърхността, толкова повече молекули трябва да отлетят обратно от газа, за да бъдат в равновесие; колкото повече водни молекули трябва да има в газа, толкова по-високо е налягането на наситените пари.

Всяка температура на водата има свое собствено налягане на парите, при което тя се насища и, както видяхме, това налягане се увеличава с увеличаване на температурата.

А сега моментът на истината! Какво се случва, ако налягането на парите стане по-високо от атмосферното? И това, което се случва е следното: ако по някакъв начин във водата се образува малък балон, тогава изпарението вътре в този балон ще започне. Тъй като налягането на наситените пари е по-голямо от атмосферното, балонът ще започне да расте (в противен случай той просто ще се „срути“ от атмосферното налягане). Колкото по-голям е балонът, толкова по-голяма е повърхността и по-бързо водата се изпарява вътре в него. Така нашият балон нарасна, изплува и отлетя.

Това наричаме кипене. За да може водата да заври, е необходимо атмосферното налягане да не "срутва" малки мехурчета, тоест налягането на наситените пари за дадена температура на водата да е по-голямо от атмосферното.

Това всъщност е всичко. Ето защо водата завря в спринцовката ни. Премахнахме атмосферното налягане и нищо не попречи на малките мехурчета да растат поради изпарението на водата вътре в тях.

Уикенд преживявания с деца

Ако ви харесва идеята да правите интересни и лесни експерименти с деца, тогава ние отворихме предварителна поръчка за новата ни услуга - MEL Chemistry. Всяка седмица ще получавате малък комплект с няколко химически експеримента, доставени до вашата врата. 52 седмици в годината = 52 интересни преживявания.

Ако се интересувате от това, което децата ви правят и хобита, това е за вас!