如何用气压压碎罐头(crush a can with air pressure)

你只需要一个热源和一碗水就可以粉碎一个汽水罐。这是一些简单科学原理的绝佳视觉演示,包括气压和真空概念。实验可以由教师示范,也可以由成熟的学生在监督下进行。...

第1部分第1部分,共3部分:压碎汽水罐

  1. 1将少量水倒入空汽水罐中。用水冲洗一个汽水罐,在罐底留下大约15-30毫升(1.0-2.0美国汤匙)的水。如果你没有测量勺子,倒入足够的水来覆盖罐子底部。
  2. Image titled Crush a Can with Air Pressure Step 1
  3. 准备一碗冰水。在碗里装满冷水和冰,或是放在冰箱里的水。一个足够深的碗来装罐头可能会使实验更容易进行,但这不是必须的。一个干净的碗会让你更容易看到罐子被压碎。
  4. Image titled Crush a Can with Air Pressure Step 2
  5. 3.带上防溅护目镜和钳子。在这个实验中,你将加热这个汽水罐,直到里面的水沸腾,然后快速移动它。附近的每个人都应该戴上防溅护目镜,以防热水喷向眼睛。你还需要一把钳子抓住热罐而不烫伤自己,然后把它倒过来放进一碗冰水里。练习用钳子捡起罐头,这样你就可以确保他们能牢固地捡起罐头。仅在成人监督下继续。
  6. Image titled Crush a Can with Air Pressure Step 3
  7. 4.在炉子上吃罐头。将汽水罐竖直放在炉子上,然后将加热设置调低。让水在罐外沸腾,冒泡并放出水蒸气约30秒。如果你闻到奇怪或金属味,请立即进入下一部分。水可能已经沸腾了,或者温度太高,导致罐上的墨水或铝熔化。如果你的炉灶燃烧器无法支撑汽水罐,请使用热板,或使用带耐热把手的钳子将汽水罐固定在炉子上。
  8. Image titled Crush a Can with Air Pressure Step 4
  9. 5.用钳子将热罐倒置到冷水中。握住钳子,手掌朝上。用钳子把罐子捡起来,然后迅速把它翻到冷水浴的上方,把罐子扔进碗里。准备好迎接巨大的噪音,因为罐子很快就被压碎了!由于声音的原因,避免在幼儿园年龄以下的儿童周围进行实验。
  10. Image titled Crush a Can with Air Pressure Step 5

第2部分第2部分,共3部分:工作原理

  1. 1了解空气压力。当你处于海平面时,你周围的空气以高达101千帕(每平方英寸14.7磅)的压力向你和其他物体施压。这通常足以压碎罐头本身,甚至压碎一个人!这种情况不会发生,因为汽水罐内的空气(或你体内的物质)以相同的压力向外推动,而且空气压力通过从各个方向均匀地向我们推动而“抵消”。
  2. Image titled Crush a Can with Air Pressure Step 6
  3. 2.描绘出当你加热这罐水时会发生什么。当罐子里的水沸腾时,你可以看到水开始在空气中以小水滴或蒸汽的形式逸出。发生这种情况时,罐中的一些空气会被挤出,为不断膨胀的水滴云腾出空间。尽管罐子失去了一些里面的空气,但它还没有被压碎,因为代替空气的水蒸气正在从里面推动。一般来说,你加热液体或气体越多,它就膨胀得越大。如果它是一个封闭的容器,所以不能继续膨胀,它会施加更大的压力。这就是盖伊·卢萨克定律。
  4. Image titled Crush a Can with Air Pressure Step 7
  5. 3了解罐子是如何被压碎的。当罐子在冰水中倒置时,情况会发生两种变化。首先,罐子不再向空气开放,因为水堵塞了开口。第二,罐内的水蒸气再次迅速冷却。水蒸气再次收缩到原来的体积,即罐底的少量水。突然之间,罐子里的大部分空间里什么都没有——甚至连空气都没有!从罐子外面一直挤压的空气突然在另一边没有任何东西可以阻挡它,所以它将罐子向内挤压。没有任何东西的空间称为真空。
  6. Image titled Crush a Can with Air Pressure Step 8
  7. 4仔细观察罐子,发现实验的另一个效果。罐内出现真空或空空间,除了导致罐被压碎外,还有另一个影响。当你把罐子放入水中时,仔细观察它,然后再把它提出来。你可能会注意到有少量的水被吸到罐子里,然后又流出来。这是因为水压推动着罐子的开口,但其硬度仅足以在铝被压碎之前填满一小部分罐子。
  8. Image titled Crush a Can with Air Pressure Step 9

第三部分第三部分:帮助学生从实验中学习

  1. 1询问学生为什么罐头被压碎。看看学生们对罐子发生了什么有什么想法。在这个阶段,不要肯定或否定任何答案。承认每个想法,并要求学生解释他们的思维过程。
  2. Image titled Crush a Can with Air Pressure Step 10
  3. 2.帮助学生想出实验的变化。要求学生提出新的实验来测试他们的想法,并在进行新实验之前询问他们认为会发生什么。如果他们在进行新实验时遇到困难,请帮助他们。以下是一些可能有用的变化:如果学生认为罐子里的水(不是水蒸气)是导致罐子被压碎的原因,让学生把整个罐子装满水,看看它是否被压碎。用更坚固的容器做同样的实验。较重的材料需要更长的时间压碎,这将使冰水有更多的时间填满它。在把罐子放入冰浴之前,试着让它冷却一小段时间。这将导致罐中存在更多的空气,从而降低压碎的严重程度。
  4. Image titled Crush a Can with Air Pressure Step 11
  5. 3.解释实验背后的理论。使用“它是如何工作的”部分中的信息来教学生为什么罐头被压碎。问他们这是否符合他们在实验中得出的结论。
  6. Image titled Crush a Can with Air Pressure Step 12
  • 用钳子把罐子放低,不要掉到水里。
  • 发表于 2022-03-20 12:43
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  • 分类:教育

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