Pokus sa zgnječenom limenkom Marina Babić

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

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)

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

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.

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]

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

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)

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

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

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.

Uvrstimo li te vrijednosti dobit ćemo približni iznos tlaka p2: 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:

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!