Загадочные, противоречивые, очевидные, зрелищные, шокирующие, удивительные, - да мало ли определений можно подобрать к опытам. А этот - красивый. Просто красивый. Даже и сказать-то нечего. Но все равно придется.
Поставим перед собой две цели. Объяснить, почему пламя возникает не касаясь жидкости и стекает медленно. И, второе, почему в одной бутылке реакция начинается и протекает быстрее.
Изопропиловый спирт, или изопропанол, - простейший вторичный одноатомный спирт с химической формулой CH 3 CH(OH)CH 3 .
В составе конкретно этой зимней стеклоомывающей жидкости для автомобилей (в народе - «незамерзайка») присутствуют: изопропиловый спирт, вода и некоторые незначительные добавки. Производитель обещает, что жидкость начнет замерзать после -25 о С , следовательно, спирта у нас около60% (см. табл.)
Условно, в одной бутылке имеем изопропиловый спирт (100% ), во второй - смесь изопропилового спирта и воды (60% +40% ).
Известно, что испарение происходит при любой температуре. Так вот, спирты обладают свойством испаряться быстрее, чем, например, вода. В том числе и поэтому алкогольные напитки рекомендуется плотно закрывать, дабы не получить на следующий день невкусный «компотик».
Взбалтываем наши жидкости в бутылках, чтобы площадь поверхности соприкосновения с воздухом была больше. Испарение протекает в этот момент активнее. То есть имеем в бутылках не только жидкость, но и газ. Он-то и загорается. Особенностью горения жидкого топлива является то, что жидкость не горит (!) - оно сгорает в паровой фазе. Пары горят с выделением тепла, которое нагревает жидкость. За счет нагрева жидкость испаряется, образуя газ, который при сгорании выделяет тепло. Вот такой цикл. Поэтому особенностью реакций окисления этого типа является «медленное горение». Еще одной причиной этого является ограниченное узким горлышком бутылки поступление кислорода.
Причем в бутылке со 100% -ным изопропанолом процесс начинается и завершается быстрее, чем в бутылке с раствором. Объясняется это следующим. Температура кипения изопропана 82,4 о С , а воды - 100 о С . Следовательно, у «незамерзайки» - около 90-94 о С , что больше, чем у чистого изопропилового спирта. Значит, для парообразования раствора затрачивается больше тепла, и процесс идет медленнее. Добавим к этому практически вдвое меньшую концентрацию горючих веществ, и картина полная.
В качестве бонуса сегодня (для тех, кто заметил) следующее. Почему бутылка с чистым спиртом осталась целой, а с «незамерзайкой» оплавилась и деформировалась? Горит пар, причем один и тот же. Температура горения, следовательно, одинаковая.
Просто! В первом случае реакция происходит очень быстро, и пластик не успевает нагреться до такой степени. А вот стеклоочиститель горел почти в два раза дольше, что и послужило причиной начавшегося плавления бутылки. Хотя, на красоте опыта в целом это никак не отразилось.
Очень простой эксперимент, демонстрирующий законы физики, можно повторить с помощью подручных материалов в домашних условиях. Итогом манипуляций станет облако в бутылке, образовавшееся из простой воды. О том, как это сделать, подробнее в пошаговой инструкции.
Материалы
Чтобы сделать облако в бутылке своими руками, подготовьте:
- пустую пластиковую бутылку;
- бумагу, аромопалочку или деревянный лубок;
- немного воды;
- горелку, спички или зажигалку.
Шаг 1 . В пустую бутылку налейте немного обычной воды. От дна имеющаяся у вас емкость должна быть заполнена на 2 – 2,5 см.
Шаг 2 . Крышку бутылки плотно закрутите, чтобы сохранить давление внутри емкости. Это важно, иначе в ходе дальнейших манипуляций она может лопнуть. Положите бутылку на землю, встаньте на нее ногами и начните прыгать. Данный шаг позволит вам слегка нагреть ее и увеличить силу давления в ней. Уровень влажности в емкости в этот момент должен повыситься.
Шаг 3 . Теперь в бутылку нужно добавить немного дыма. Это нужно, так как мелкие капли воды, имеющиеся в воздухе, должны собраться на пыль или частицы дыма, чтобы образовать облако. Для этого подожгите лубок, жгут бумаги или аромопалочку.
Шаг 4 . Быстро откройте крышку бутылки, задуйте зажженную бумагу и таким же резким движением отправьте ее вовнутрь емкости. Продержите бумагу там несколько секунд, чтобы собрался дым, и вновь закрутите крышку.
СУТЬ ОПЫТА:
Спирт испаряется и смешивается с кислородом в воздухе. Данная смесь очень легко воспламеняема. В том числе и в концентрации, используемой в незамерзающей жидкости. Автомобилистам нужно быть на чеку.
ЭТАПЫ ЭКСПЕРИМЕНТА:
Наливаем спирт и незамерзайку в разные бутылки.
- Болтаем обе жидкости в бутылках. - Зажигаем спички, подносим к горлышкам бутылок. - Выключаем свет. Пары красиво прогорают сверху вниз с разной интенсивностью.ЧТО ИСПОЛЬЗОВАЛОСЬ:
2 пластиковые бутылки
- изопропиловый спирт
- зимняя стеклоомывающая жидкость
- спички
ОПИСАНИЕ:
Загадочные, противоречивые, очевидные, зрелищные, шокирующие, удивительные, - да мало ли определений можно подобрать к опытам. А этот - красивый. Просто красивый. Даже и сказать-то нечего. Но все равно придется.
Поставим перед собой две цели. Объяснить, почему пламя возникает не касаясь жидкости и стекает медленно. И, второе, почему в одной бутылке реакция начинается и протекает быстрее.
НАЧНЕМ С СОСТАВА ЖИДКОСТЕЙ:
Изопропиловый спирт, или изопропанол, - простейший вторичный одноатомный спирт с химической формулой CH3CH(OH)CH3.
В составе конкретно этой зимней стеклоомывающей жидкости для автомобилей (в народе – «незамерзайка») присутствуют: изопропиловый спирт, вода и некоторые незначительные добавки. Производитель обещает, что жидкость начнет замерзать после -25оС, следовательно, спирта у нас около 60% (см. табл.)
Условно, в одной бутылке имеем изопропиловый спирт (100%), во второй – смесь изопропилового спирта и воды (60%+40%).
Известно, что испарение происходит при любой температуре. Так вот, спирты обладают свойством испаряться быстрее, чем, например, вода. В том числе и поэтому алкогольные напитки рекомендуется плотно закрывать, дабы не получить на следующий день невкусный «компотик».
Взбалтываем наши жидкости в бутылках, чтобы площадь поверхности соприкосновения с воздухом была больше. Испарение протекает в этот момент активнее. То есть имеем в бутылках не только жидкость, но и газ. Он-то и загорается. Особенностью горения жидкого топлива является то, что жидкость не горит (!) – оно сгорает в паровой фазе. Пары горят с выделением тепла, которое нагревает жидкость. За счет нагрева жидкость испаряется, образуя газ, который при сгорании выделяет тепло. Вот такой цикл. Поэтому особенностью реакций окисления этого типа является «медленное горение». Еще одной причиной этого является ограниченное узким горлышком бутылки поступление кислорода.
Причем в бутылке со 100%-ным изопропанолом процесс начинается и завершается быстрее, чем в бутылке с раствором. Объясняется это следующим. Температура кипения изопропана 82,4 оС, а воды - 100оС. Следовательно, у «незамерзайки» - около 90-94оС, что больше, чем у чистого изопропилового спирта. Значит, для парообразования раствора затрачивается больше тепла, и процесс идет медленнее. Добавим к этому практически вдвое меньшую концентрацию горючих веществ, и картина полная.
В качестве бонуса сегодня (для тех, кто заметил) следующее. Почему бутылка с чистым спиртом осталась целой, а с «незамерзайкой» оплавилась и деформировалась? Горит пар, причем один и тот же. Температура горения, следовательно, одинаковая.
Просто! В первом случае реакция происходит очень быстро, и пластик не успевает нагреться до такой степени. А вот стеклоочиститель горел почти в два раза дольше, что и послужило причиной начавшегося плавления бутылки. Хотя, на красоте опыта в целом это никак не отразилось.
Облако в руках
Проведя этот опыт, вы получите водяной туман в бутылке.
Оборудование и материалы
Прозрачная пластиковая бутылка на 2л, вода и спички.
Выполнение опыта
1. Налейте в бутылку 50-100мл воды. Закройте пробкой и встряхните, чтобы вода смочила стенки бутылки.
Подождите минутку, чтобы вода со стенок испарилась, и воздух в бутылке стал влажным.
2.. Откройте бутылку. Зажгите одновременно 2-3 спички, дайте им разгореться и бросьте внутрь бутылки. Закройте бутылку пробкой.
3. Сильно сдавите бутылку руками и отпустите.
4. В бутылке появится туман.
Если сдавить бутылку еще раз, туман исчезнет, но появится вновь, как только вы отпустите бутылку. Чем резче это делать, тем более плотный будет туман.
Что же происходило?
Как вы помните, сначала мы смочили стенки бутылки, чтобы значительно увеличить площадь поверхности, с которой испаряется вода. Воздух бутылки быстро насыщается парами воды. Хочу напомнить, что пары воды - бесцветный газ. В быту мы часто применяем слово пар, когда речь идет о тумане. Например, белое облачко над носиком чайника с кипящей водой, мы часто называем паром, хотя это маленькие капельки воды в воздухе.
Потом мы бросили в бутылку горящие спички. Естественно, при соприкосновении с водой они погасли, заполнив пространство бутылки дымком, в котором находится огромное число маленьких несгоревших частичек угля (сажи). В дальнейшем они станут центрами конденсации влаги.
Когда мы сжали бутылку, давление воздуха с парами воды резко возросло. При этом воздух в бутылке немного нагрелся, отдав тепло окружающему пространству через тонкие стенки бутылки. В момент отпускания бутылки, воздух в ней расширяется, толкая стенки. При этом он совершает работу, тратя внутреннюю энергию. В результате, температура воздуха в бутылке падает. Максимально количество водяных паров содержащихся в воздухе зависит от температуры и с понижением температуры убывает. Пары воды начинают конденсироваться в маленькие капельки на взвешенных частичках сажи. Образуется белая пелена, так как маленькие капельки рассеивают свет во все стороны, многократно преломляя его.
Применение
Чтобы вызвать дождь, с самолетов распыляют в атмосфере йодид серебра, кристаллы которого имеют шестигранную структуру похожую на кристаллы льда. Они становятся центрами конденсации водяных паров, и на землю проливается дождь.
Вопросы:
1. Как называется явление образования жидкости из паров газа?
2. Кто "разжимает бутылку", когда образуются облака в небе?
3. Могли бы образоваться облака, если бы в атмосфере не было пыли?
4. В момент конденсации влаги в бутылке выделяется энергия, куда она девается?
Наталья Беденина
Занятие-опыт «Облако в банке»
Занятие-опыт «Облако в банке»
Постановка исследовательской задачи.
На прогулке пошел дождь, и мы вынуждены пойти в группу. По дороге один ребенок спросил: «А откуда берется дождь?» На что я ответила, что сегодня вечером я не только расскажу, но и вы сами сможете сделать дождь»
Распределение детей на подгруппы.
Опыт проводится вечером, перед уходом детей домой. Количество детей: 3-5 человек.
Прогнозирование результата . Это опыт-наблюление, когда взрослый проводит сам опыт, дети наблюдают и делают вывод.
Уточнение правил техники безопасности. В этом опыте помогает младший воспитатель (приносит и убирает чайник с горячей водой).
Перед началом эксперимента говорю, что мы будем работать с горячей водой. Уточняю, чем опасна горячая вода, спрашиваю, можно ли без взрослых включать чайник и самостоятельно наливать себе чай. В итоге делается вывод:
Не трогай горячий чайник,
Не стоит делать это.
Можно ведь обжечься
Чтобы не было беды.
Лучше остеречься.
Выполнение эксперимента.
На столе стоит все небходимое для проведения опыта: банка, железная крышка, лед и чайник с кипящей или горячей водой. Дети сидят на стульчиках на небольшом расстоянии от стола. Опыт проводит воспитатель и комментирует по ходу выполнения.
Давайте попробуем сами сделать дождь. Нам понадобится большая стеклянная банка (мы взяли трехлитровую, металлическая крышка, чтобы закрыть ее, и что-то холодное (у нас это формочки со льдом).
Наливаю горячую воду в банку. Лед положу на железную крышку, а крышку на банку.
(Налить в трехлитровую банку горячей воды (примерно на высоту 2,5 см). На железную крышку положить кусочек льда и поставить на банку).
Посмотрите, что происходит внутри банки. (Дети высказываются).
Воспитатель подводит детей к сл. выводу:
Воздух внутри банки, поднимаясь вверх, охлаждается. А пар, который содержится в воздухе, образует облако. Так и в природе происходит: капли, нагревшись на земле, поднимаются вверх. Там им становится холодно, и они жмутся друг к другу, образуя облака. Встречаясь вместе, они увеличиваются, становятся тяжелыми и падают на землю в виде дождя. Посмотрите, как стекают капли по стенкам банки. Воспитатель обращает внимание детей на то, что происходит со льдом на крышке и спрашивает детей, почему лед тает, почему рядом со льдом появилась вода. (В тепле лед тает, лед-это замершая вода)
Фиксирование результатов эксперимента.
Итак, давайте проговорим, что мы использовали для проведения опыта и что мы делали.
(Воспитатель показывает схему опыта).
Формулировка выводов
Так откуда идет дождь?