Kako demonstrirati pritisak zraka pomoću balona

Kako progurati veliki predmet kroz mali otvor? Zvuči nemoguće! No možemo se okrenuti znanosti i iskoristiti pomoć atmosferskog tlaka. Učinimo upravo to – idemo ugurati balon u staklenku pomoću pritiska zraka!

Sadržaj

Što je tlak (pritisak) zraka ili atmosferski pritisak?

Tlak zraka ili atmosferski tlak je pritisak koji se nalazi svuda oko nas. Definiramo ga kao silu zraka koja djeluje (pritišće) na površinu objekta. To se događa zato što gravitacija vuče zrak koji se nalazi iznad objekta prema tlu. Ima još jedna popularna definicija: Atmosferski tlak je sila koja djeluje na površinu, a određena je masom atmosferskog zraka pod utjecajem sile gravitacije.

Atmosferski tlak ili barometarski tlak mjerimo uređajem koji se zove barometar. Jedinica kojom mjerimo atmosferski tlak je atm. Atm označava standardnu atmosfersku jedinicu i ona iznosi 101.325 Pa (paskal). Atm je jednak zemljinom prosječnom atmosferskom tlaku na morskoj razini.

Već smo dosta govorili o tlaku zraka u članku Kako demonstrirati pritisak zraka pomoću pokusa gnječenja limenke. Preporučujemo da ga pogledate ako vas zanima više o atmosferskom pritisku.

Kako se baloni izrađuju?

Izrada balona je značajno napredovala od dana kada je izumljen prvi balon. Prvi baloni su rađeni od životinjskih crijeva i mjehura. Danas se baloni izrađuju uglavnom od lateksa, gume i najlona.

Ovi materijali su  načinjeni od dugačkih čestica koje se nazivaju polimeri. Polimeri su elastični, što znači da će se rastegnuti kada ih povučete i skupiti se kada ih pustite. Kao što smo spomenuli, lateks, guma i najlonska tkanina izrađeni su od tih rastezljivih polimera i zato su danas najpopularniji materijali za izradu balona.

O balonima smo pisali i u članku 5 odličnih eksperimenata s balonima, pa toplo preporučujemo da ga pročitate kako biste saznali više. Također, preporučujemo da pogledate ovaj sjajni video koji prikazuje industrijski proces izrade balona.

Potrebni materijali za pokus pritiska zraka s balonom

• Balon. Bilo koji balon će odgovarati, ali preporučujemo korištenje vodenih balona. Vodeni baloni su mali i odlično odgovaraju otvoru staklenke. Također, namijenjeni su da ih se puni vodom što ćemo i morati napraviti. Konačno, pakiranje sadržava više balona tako da ćete imati nekoliko rezervnih pri ruci ako balon pukne prije nego što se eksperiment završi.
• Staklenka. Većina staklenki će odgovarati. Sve dok balon može proći kroz otvor staklenke, odgovarat će za pokus. Kako nabaviti staklenku? Na primjer staklenka od kiselih krastavaca, staklenka od maslinama ili staklenka od pekmeza. Sve se mogu upotrijebiti za naš pokus.
• Upaljač ili šibice. Trebat će nam upaljač ili šibice s kojim ćemo zapaliti papir prije nego što ga stavimo u staklenku. Dobro je imati više rezervnih šibica ili dovoljno plina u upaljaču ako trebate ponovno zapaliti vatru, jer se vatra ponekad zna ugasiti u staklenki.
• Komad papira. Bilo kakav papir će biti izvrstan sve dok se može zapaliti. Nije potrebno puno papira, tek toliko da ispuni dno staklenke. Dakle, što je staklenka veća, trebat će nam veći komad papira.
• Čaša vode. Budući da pokus uključuje vatru, uvijek je dobro imati vode pri ruci. Zato preporučujemo da imate vode u čaši ili boci pored sebe kada provodite ovaj eksperiment.

Upute za demonstraciju pritiska zraka pomoću balona

Ako preferirate video upute, pogledajte kako smo mi to napravili na početku članka. A za korak po korak upute, nastavite čitati dalje čitati.

Oprez: Budući da ovaj eksperiment zahtijeva paljenje vatre, toplo se preporučuje da se aktivnost provede vani, i u sigurnom okruženju. Također, ovu aktivnost treba provoditi pod nadzorom odraslih ako još ne smijete samostalno baratati upaljačima i šibicama.

1. Uzmite balon i napunite ga vodom. Voda unutar balona nam je potrebna kako bi balon mogao izdržati toplinu od vatre, i da ne eksplodira, što bi se moglo dogoditi ako je samo zrak unutra. Preporučuje se nabaviti balone za vodu. Oni su najbolji za ovu aktivnost jer su napravljeni za držanje vode. Pričvrstite kraj balona na slavinu za vodu, i napunite ga vodom.
2. Nakon što se balon napuni, maknite ga od slavine. Nemojte ga još zavezati. Uzmite staklenku i pogledajte kako balon pristaje na otvor. Važno je da balon ne može upasti u staklenku, ali i da nije puno veći od otvora. Možete izliti malo vode iz balona ako je prevelik da bi bolje pristajao na otvor staklenke.
3. Zavežite balon. Ovo može biti nezgodno, ali postoji mnogo načina na koje to možemo učiniti. Ako ne možete upotrijebiti vrh balona da ga zavežete, možete upotrijebiti vunu ili tanku špagu kako biste zavezali balon. Nakon što smo zavezali balon da voda ne može van, ​​spremni smo za pokus.
4. Preporučujemo da odete van za sljedeći korak. Može se početi dimiti, a vjerojatno ne želite dim u zatvorenom prostoru.
5. Uzmite komad papira i zapalite ga šibicama ili upaljačem. Provjerite da li papir gori i ako se vatra ugasi, ponovno je zapalite. Važno je da vatra gori kako bismo mogli stvoriti potreban pritisak.
6. Ubacite zapaljeni papir u staklenku. Ako papir još uvijek gori, vrijeme je za sljedeći korak. Ako se vatra ugasila, ponovno zapalite papir.
7. Stavite balon na vrh staklenke. Pogledajte što se događa. Vidjet ćete kako pritisak uvlači balon u staklenku sve dok čitav balon ne bude uvučen unutra.
8. Nakon što je balon uvučen u staklenku, preporučujemo da uzmete pripremljenu čašu ili bocu vode i ulijete malo vode u staklenku. Ovo je mjera predostrožnosti, kako biste bili sigurni da vatra više ne gori.
9. I gotovi ste! Sada je vrijeme za raspravu o tome što se dogodilo u eksperimentu.

Znanost iza demonstracije tlaka zraka pomoću balona

Kada stavimo zrakom napuhani balon ili balon napunjen vodom na staklenku, on neće upast kroz otvor staklenke. Kao što biste očekivali, balon koji je veći od otvora samo će stajati na vrhu staklenke ispunjene zrakom. U ovom trenutku, tlak zraka je isti unutar i izvan staklenke.

Da bi balon mogao ući u staklenku, moramo stvoriti razliku u tlaku zraka unutar i izvan staklenke. Kada zapalimo vatru unutar staklenke, temperatura raste i zrak se u njoj zagrijava. Topli zrak se širi i manje je gustoće nego hladni zrak, što znači da se tlak unutar staklenke smanjuje.

Kada stavimo balon na vrh staklenke, sprječavamo ulazak novog zraka u staklenku. Balon djeluje kao jednosmjerna barijera, sprječavajući ulazak novog zraka, ali puštajući vrući zrak van. Kako zrak unutar staklenke postaje topliji, on izlazi iz staklenke, ali novi zrak ne može ući. Kada vidite da se balon trese, to znači da vrući zrak izlazi iz staklenke i to uzrokuje da se balon trese.

I kako sve više i više zraka izlazi iz staklenke, razlika u tlaku zraka postaje veća i veća.

A budući da različiti pritisci ponovno žele postići ravnotežu, balon se usisava sve dok vanjski zrak opet ne nađe neki način da uđe u staklenku – guranjem balona unutar staklenke i otvaranjem otvora za ponovni slobodan protok zraka.

Što ćete naučiti i koje vještine ćete razvijati?

• Učenje o pritisku zraka. Naučit ćete što je tlak zraka, o razlikama u tlaku zraka i kako demonstrirati različit tlak zraka. Također, vidjet ćete što se događa kada je tlak zraka izvan ravnoteže.
• Unaprijediti znanje o balonima. Naučit ćete više o svojstvima balona i materijalima od kojih su baloni izrađeni, što je dio kemije.
• Provođenje znanstvenog eksperimenta. Demonstracija tlaka zraka pomoću balona je znanstvena metoda i naučit ćete planirati, pripremiti, provoditi pokus te na kraju analizirati i donijeti zaključke iz opažanog.
• Razvijati vještine donošenja zaključaka i kritičko mišljenje. Razgovarajući o postupku i rezultatima pokusa razvijamo svoje analitičko mišljenje i prosuđivanje. Također, možemo raspravljati i o tome što se može učiniti drugačije i dalje razvijati naše divergentno mišljenje.
• Razvijanje svijesti o potrebnim sigurnosnim mjerama. Ova aktivnost nam pomaže u stvaranju svijest o sigurnosnim mjerenjima koja bismo uvijek trebali poduzeti kada provodimo eksperimente. U našem slučaju, izaći van i imati vodu u blizini budući da moramo upaliti vatru.

Nadamo se da ste uživali u ovom eksperimentu i naučili nešto novo o atmosferskom tlaku. Ako vas zanima više sličnih aktivnosti, imamo nekoliko preporuka:

• Kao što smo već spomenuli, ako želite demonstrirati tlak zraka pomoću još jedne aktivnosti, možete isprobati eksperiment gnječenja limenke.
• Još jedan sjajan način da vidite kako djeluje tlak zraka je podizanje vode. Kako to učiniti, možete saznati u eksperimentu sa svijećom u vakuumu
  .
• A ako samo želite više aktivnosti s balonom, imamo još puno aktivnosti za preporučiti u članku 5 odličnih eksperimenata s balonima.
• Također preporučujemo još jedan zanimljiv i jednostavan eksperiment za demonstriranje potisne sile u pokusu demonstracije gustoće pomoću naranče.

Želimo vam sretno i uspješno eksperimentiranje! Samo… bez pritiska 😉

Pogledajte ostale aktivnosti iz kategorija…