Pokus sa zgnječenom limenkom

1. Pokus sa zgnječenom limenkom Marina Babić

2. Svi znamo kako je lako zgnječiti praznu limenku s rukom. No pomoću jednog vrlo jednostavnog pokusamožemo prikazati kako se limenka može zgužvati neočekivano pod utjecajem atmosferskog tlaka.

3. Materijali korišteni za izvedbu pokusa: Prazna limenka • Zdjela Izvor topline krpa

4. Upute za izvođenje pokusa; • U limenku stavimo malo hladne vode otprilike jednu žlicu. • U zdjelu stavimo otprilike 3 dl hladne vode • Stavimo limenku iznad izvora topline i pustimo da voda proključa te pričekamo još 20 sekundi da se unutrašnjost napuni sa vodenom parom.

5. 4. Limenku maknemo sa izvora topline koristeći krpu, okrenemo naopako i uronimo u zdjelicu, te se limenka gotovo istog trenutka zgnječi. • OPREZ: Limenku ne smijemo zagrijavati ako je prazna jer boja sa limenke može početi goriti ili se aluminij može početi topiti.

7. Što se dogodilo i zašto? • Zagrijavanje limenke uzrokovalo je zagrijavanje vode i ključanje. • Voda je počela isparavati, te je vodena para izgurala zrak iz limenke. • Limenku ispunjenu vodenom parom smo okrenuli i naglo ohladili kad smo je stavili u vodu.

8. Hlađenje limenke uzrokovalo je kondenzaciju vodene pare stvarajući djelomični vakuum. • Vrlo niski tlak djelomičnog vakuuma unutar limenke je omogućio tlaku zraka oko limenke da je zgnječi. • Dakle primjećujemo da se limenka zgnječi kada je tlak oko limenke veći od onog unutar limenke, i razlika tlakova je veća no što je limenka može podnijeti.

9. Naglo kondenziranje vodene pare uzrokuje pad temperature u unutrašnjosti posude. • Kako su tlak i temperatura u uzajamnoj vezi, smanjuje se i tlak. • Smanjenje tlaka dovelo bi do usisavanja vode u limenku, ali pad tlaka dešava se puno brže nego što voda, zbog svoje viskoznosti, uspijeva ući kroz relativno uski otvor. Zato nastaje razlika u tlaku zraka iznutra i izvana, koja je dovoljna da zgnječi limenku.

10. Tlak • Fizikalna veličina koja opisuje djelovanje sile na plohu • Definirana omjerom sile F koja djeluje okomito na plohu i površine te plohe: • Jedinica za tlak je Pa (Pascal)

11. Tlak plina – uzrokovan gibanjem molekula • Veći što je temp. Viša i što je manji volumen plina • Atmosferski tlak –uzrokovan težinom zraka • Tlak mjerimo tlakomjerom

12. Toplina • Njezino djelovanje prepoznajemo u promjenama agregatnog stanja. • Označava se sa Q, a mjerna jedinica je Joul (J). • Međudjelovanjem dvaju tijela toplina prelazi sa tijela više temperature na tijelo niže temperature.

13. Temperatura • Fizikalna veličina koja opisuje stupanj toplinskog stanja • Mjerimo je pomoću toplomjera (termometra) • Postoji više temperaturnih skala npr.: • U Kelvinima [K] • U Celzijevim stupnjevima [°C] • U Fahrenheitovim stupnjevima [°F]

14. Vrelište = temperatura pri kojoj se tekućina pretvara u paru • Proces je reverzibilan, dakle hlađenjem plin prelazi u tekućinu  Kondenzacija(lat. Condensare= zgusnuti)

15. Viskoznost • Pojava koja nastaje kada se slojevi fluida gibaju različitim brzinom. • Sporiji slojevi fluida nastoje zakočiti brže slojeve, te se čitav fluid uspori na neku ravnotežnu brzinu. • Označava se sa η, a jedinica je Pas (Pascal sekunda)

16. Viskoznost vode pri standardnim uvjetima iznosi: • Viskoznost fluida uzrokuje otpor gibanju čvrstih tijela kroz fluid

17. Sila • Sila F je fizikalna veličina koja opisuje međudjelovanje tijela • Definiramo je kao umnožak mase i akceleracije: • Jedinica za silu je [N] (Newton)

18. Procijenimo kolika je sila djelovala: • Pretpostavimo da je temperatura vodene pare u limenci T1= 370K i da je unutra atmosferski tlak p1= 105Pa. • Naglim hlađenjem neka se temperatura spusti na T2= 300K.

19. To znači da će se uz nepromijenjeni volumen novi tlak p2 dobiti iz omjera tlaka i temperature: • Uvrstimo li te vrijednosti dobit ćemo približni iznos tlaka p2: • I razliku tlakova koja iznosi:

20. Iz promjera (r≈3cm) i visine limenke(h≈16) koja ima oblik valjka lako se izračuna njena površina: • Sila je umnožak tlaka i površine dolazimo do iznosa od: • Što odgovara težina tijela mase oko 85 kg!