Hur får jag vatten att stiga?
Även om du kan få vattennivån i vilken vattenmassa som helst att stiga genom att lägga till mer massa till den (t.ex. mer vatten eller annat material), finns det ett vanligt experiment som är utformat för att få vattnet att "stiga" i ett glas.
Även om du kan få vattennivån i vilken vattenmassa som helst att stiga genom att lägga till mer massa till den (t.ex. mer vatten eller annat material), finns det ett vanligt experiment som är utformat för att få vattnet att "stiga" i ett glas. Med bara några få saker kan du använda principerna i Charles's Law (som säger att gastemperaturen är direkt proportionell mot gasens volym när den är vid ett konstant tryck) för att imponera och fascinera en publik med detta experiment.
Metod 1 av 3: ställa in experimentet
- 1Fyll en kastrull med vatten. Kokkärlet ska vara minst 1-5 centimeter (2,5-5,1 cm) djupt. Du behöver en kastrull som rymmer tillräckligt med vatten så att den inte allt sugs upp i glaset. Om allt vatten sugs upp i glaset kommer luft att kunna komma in. Eftersom vattnet är tyngre än luften kommer det att falla tillbaka ur glaset på grund av tyngdkraften.
- 2Tillsätt matfärgning till vattnet om så önskas. Livsmedelsfärgningen bidrar inte alls till vetenskapen. Det gör dock vattnet lättare att se när det stiger upp i glaset. Detta är särskilt viktigt för en stor publik som kanske inte kan komma nära glaset.
- 3Samla allt annat material som behövs. Se till att du har ett glas, ett ljus och en tändare eller en tändsticka innan du börjar. Det spelar ingen roll vilken typ av match eller tändare du använder. Du måste använda ett glas och inte en plastkopp. Att använda ett kort ljus hindrar också lågan från att direkt röra vid glaset, men ljuset ska vara tillräckligt högt för att veken inte blir våt när du lägger den i vattenpannan.
- Om du försöker ersätta ett glas med en plastkopp smälter det och experimentet misslyckas.
- Tändljus fungerar bra för detta experiment.
Metod 2 av 3: få vattnet att stiga upp i glaset.
Metod 2 av 3: få vattnet att stiga upp i glaset
- 1Lägg ljuset i vattenpannan. Se till att inte veken blir våt. Tänd ljuset mitt i vattenpannan.
- Om du använder ett tändljus kommer det att sitta i pannan på egen hand. Om du använder ett långt smalt ljus kan det välta. För att undvika detta, använd en kort ljushållare för att stabilisera ljuset.
- 2Placera glaset över ljuset. Vänd glaset upp och ner och sätt det över ljuset. Se till att glasets öppning är helt nedsänkt i vattnet. Detta ger en tätning som förhindrar att luft kommer in i glaset och låter vattnet stiga upp i glaset.
- Om ljuset rör glaset kan du antingen få ett kortare ljus eller ett högre glas. Detta kommer att säkerställa att experimentet går bra.
- 3Se upp för bubblor. När ljuset brinner, värmer det gasen inuti glaset. Detta kommer att få gasen att expandera och höja trycket inuti glaset. En del gas kommer att behöva fly från glaset för att avlasta trycket. Det enda sättet för gas att komma ut är genom vattnet längst ner i glaset. När trycket blir tillräckligt högt har gasen inget annat val än att bubbla ut genom vattnet.
- 4Låt ljuset brinna ut. Det brinnande ljuset omvandlar 2 syremolekyler (2O 2) och 1 molekyl paraffinvax (CH 4) till 1 koldioxidmolekyl (CO 2) och 2 vattenmolekyler (2 H 2 O). Med ingen luft som kommer in i glaset kommer ljuset att bränna allt tillgängligt syre. När syret tar slut kan elden på ljuset inte längre brinna.
- Även om det kan finnas syre kvar i glaset kommer ljuset att släckas när det har förbrukat allt syre som är tillräckligt nära för att bränna flamman.
Gasen kan inte komma in i glaset eftersom det är upp och ner i vattnet och skapar en tätning. - 5Se vattnet stiga upp i glaset. När ljuset brinner ut kommer den återstående gasen att svalna snabbt. Kylgasen dras samman (krymper volymen) och skapar ett vakuum i glaset. Det yttre trycket tvingar vattnet in i glaset för att fylla vakuumet.
- Det blir lättare att se om du väljer att färga vattnet med färgämnen. Tänk på att vattnet bara fyller en del av glaset, eftersom det fortfarande finns lite gas fast i glaset.
Metod 3 av 3: förstå varför vattnet stiger upp i glaset
- 1Vet vilken kemisk reaktion som sker. Det finns många felaktiga förklaringar för detta experiment. För att förstå vad som verkligen händer måste du veta vilken kemi som äger rum. Den förbränningsreaktion som inträffar är:
- 2O 2 + CH 4 → Co 2 + 2H 2 O
- 2Minns charles lag. Charles lag är en del av den ideala gaslagen som säger att gasens volym kommer att förändras proportionellt med temperaturen (och vice versa) när utetrycket och gasens massa förblir konstant. Eftersom glasets väggar inte förändrar mängden tryck som de utövar på gasen inuti förblir trycket i detta experiment konstant. Gasen kan inte komma in i glaset eftersom det är upp och ner i vattnet och skapar en tätning.
- Tekniskt sett ökar mängden gas tillfälligt eftersom förbränningsreaktionen omvandlar 2 O 2- molekyler till 1 CO 2 och 2 H 2 O-molekyler. Emellertid kommer ljuset inte hålla temperaturen inuti glaset över 100°C och de två H 2 O molekyler kommer kondensera till flytande vatten. Det betyder att mängden gas i glaset minskar effektivt medan ljuset brinner.
- Karls lag gäller i det här fallet bara för att mängden gas i glaset förblir konstant från det att ljuset bränns ut. Utan förbränningen förbrukas eller produceras inte mer gas. Den värmekälla samtidigt försvinner, vilket gör att gasen att svalna och minska i volym.
Detta ger en tätning som förhindrar att luft kommer in i glaset och låter vattnet stiga upp i glaset. - 3Tänk på vad som händer när gasen svalnar. Eftersom gasvolymen är proportionell mot temperaturen minskar den när gasen svalnar. Denna volymminskning skapar ett vakuum inuti glaset. Trycket utanför glaset förblir detsamma, så detta skapar en tryckskillnad.
- 4Förstå tryckdifferenser. Inom något givet system rör sig vätskor från högtrycksänden till lågtrycksänden. Med luft förseglad ur glaset tvingas vattnet från systemets högtrycksände (utanför glaset) till systemets lågtrycksände (inuti glaset) tills trycket inuti glaset är lika med trycket utanför glaset.
- Det här är lite som att öppna en kran. Trycket utanför vattenledningen är lägre än trycket inuti linjen, så vattnet tvingas genom ledningen och ut ur kranen (även om det måste gå emot gravitationen för att göra det).
- Prova försöket ensam innan du genomför det för en publik. Detta gör att du kan räkna ut eventuella buggar i ditt system utan att någon tittar.
- Använd livsmedelsfärgen för att göra vattnet synligt.
- Använd inte plastkoppar. Lågan smälter koppen och får experimentet att misslyckas.
- Panorera
- Vatten
- Karamellfärg
- Glas
- Ljus
- Tändstickor / tändare
Frågor och svar
- Fungerar det för att det skapar ett vakuum?Det beror på lufttryck, ungefär som en artesisk brunn. Om du använder ett ljus för att värma upp luften blir det tunnare, vilket skapar mindre tryck än den omgivande svalare luften. Ett vakuum är brist på luft och alla andra gaser.
- Behöver jag matfärgämne?Matfärgen påverkar inte experimentet. Det gör det dock lättare att observera.
- Vad är syftet med denna aktivitet?Syftet med denna aktivitet är att demonstrera sambandet mellan volym, tryck, temperatur och mängd gas närvarande.
Kommentarer (2)
- Det hjälpte mig eftersom det öppnade mitt sinne för att förstå fler sätt co2 fungerar och vad mer det kan göra! Tack så mycket, guide, du är fantastisk!
- Det hjälpte mig mycket, eftersom jag lätt kunde förstå. De är detaljerade och har också ett bilddiagram som visar oss. Det är därför jag kan göra experimentet framgångsrikt. Tack!
