Přemýšlíte nad vzduchem?

Vzduch nás nejen obklopuje, ale také vyplňuje každý prostor, který by zůstal jinak prázdný. Najdeme ho všude a to i tam, kde bychom ho vůbec nečekali. Je ve vodě, v rostlinách, v těle živočichů i v rozmanitých tělesech. Vzduch je směs plynů a tvoří obal kolem zeměkoule, který nás chrání například před spoustou nepříjemností z vesmíru. Vzduch je velmi užitečný a velmi potřebný. Umožňuje koloběh vody v přírodě a udržuje na Zemi přijatelnou teplotu pro život. Má vliv na všechny chemické proměny, žádný živý organismus by bez něj nemohl existovat. Je důležitou průmyslovou surovinou. Víte z čeho se vzduch skládá? Jednou jsem na takto položenou otázku slyšel odpověď, že „vzduch se skládá z dusíku, kyslíku a vzácných plynů, jako je třeba heligon a paragon“. Odpověď zase až tak úplně špatná není. Mimochodem víte, co znamenají ta dvě nesprávná slova v odpovědi? Vzduch nemůžeme vidět a je velmi lehký, ale přesto ho dokážeme s jednoduchými a běžnými pomůckami zvážit.

Váha na vzduch
Připravte si dvě brčka o délce 15 cm a 30 cm (to můžete v nouzi vyrobit slepením dvou kratších, ale je třeba si dost pohrát s jeho vyvážením), dva úplně stejné balónky, dvě stejné plechovky, izolepu a fix. Kratší brčko přilepte k horním víčkům stojících plechovek jako hrazdičku. Přesně rozměřte a fixem označte střed delšího brčka a lepicí páskou k jeho koncům upevněte dva balonky.  Brčko položte vyznačeným středem na to kratší, připevněné k plechovkám. Brčko zůstane ve vodorovné poloze (hodně záleží na přesném rozměření brčka a pečlivém přilepení balonků). Vzhledem k tomu, že balonky jsou stejné (mají stejnou hmotnost) a soustava brček je vlastně modelem rovnoramenných vah, tak to ani nemůže být jinak. Co když ale jeden z balonků nafoukneme a opět položíme středem na hrazdičku? (Asi to bude problém provést, ale problémy jsou od toho, aby se řešily.) Budou balonky opět v rovnováze? A pokud nebudou, ke kterému z balonků bude opěrný bod blíže? Dokážete výsledek pokusu zdůvodnit? Mělo by vám stačit prolistovat učebnicí fyziky pro sedmáky.

Vzduch ve vodě
Možná vás zaskočila informace z úvodu článku, že voda také obsahuje vzduch. To je ale velmi snadné ověřit. Nalijte vodu do sklenky s vodou a nechejte ji v dosahu nějakého tepelného zdroje  (třeba večer pod rozsvícenou lampou nebo třeba na Slunci). Když se voda zahřeje, uvidíte bublinky, které se začnou hromadit u stěn sklenice.  Člověk bohužel nedokáže vzduch obsažený ve vodě využít k dýchání při potápění, a proto si musí pomáhat jinak. Třeba šnorchlem – dýchací trubicí, kterou přivádí do plic vzduch z prostoru nad hladinou.

Unesete vzduch z místnosti?
Jak asi je těžký vzduch v obývacím pokoji? Unesete ho? Bude těžší než vy? Je těžké to zjistit? Kdepak, půjde to snadno. Stačí umět trochu měřit a počítat. Změřte délku stěn obýváku a jeho výšku  s přesností na desetiny metru. Vynásobte získané rozměry mezi sebou, tak získáte objem místnosti v krychlových metrech (pro jednoduchost předpokládáme, že váš obývák má čtvercovou nebo obdélníkovou podlahu). Je zjištěno a ověřeno, že jeden metr krychlový vzduchu váží asi tak 1,2 kg. Když tedy vynásobíme objem místnosti hmotností jednoho metru krychlového vzduchu, vypočítáme hmotnost vzduchu v místnosti. Než se pustíte do výpočtů, zkuste odpovědi na položené otázky odhadnout. Možná vás vypočítané hodnoty překvapí…

Pozorujte, kreslete, zapisujte, mailujte třeba na naši klubovou emailovou adresu.  Zajděte se také podívat na naše webové stránky - možná tam najdete něco, co vás zaujme.  Ale hlavně se u pokusů dobře bavte!

Západ Slunce v kuchyni

Určitě jste nejednou fascinovaně pozorovali nádherný západ Slunce. Úžasný fyzikální jev, při kterém zlatožlutá koule přechází přes pomerančově oranžovou barvu až k tmavě červeným odstínům, jimiž obarvuje  celou západní část oblohy. Možná vás při tom pozorování také napadlo, proč je obloha přes den krásně modrá a při západu Slunce zčervená.  Abychom ale byli spravedliví, stejně tak můžeme červánky na obloze vidět při ranním rozbřesku,  když Slunce vychází. Když jsem byl ještě malý klučík, pamatuji si na krásné zimní ranní červánky, při kterých jsmem si vždy říkali: "aha, mikuláš už peče perníky".

Než se pustíme do experimentování, možná je čas na trochu teorie. Slunce vyzařuje bílé světlo. To je smícháno z mnoha různých barev od modré až po červenou.  Sluneční paprsky prochází atmosférou, která obsahuje velké množství částic vodní páry, prachu a různých mikronečistot. Tyto částice  dokážou odchylovat paprsky z jejich přímého směru. Nejsnadněji se odchýlí a rozptýlí  světlo modré barvy, nejdelší vzdálenost urazí v atmosféře světlo červené. Světelné paprsky zapadajícího Slunce musí urazit asi sedmkrát větší vzdálenost, než když máme Slunce přímo nad hlavou.

Dost bylo povídání. Pojďme napodobit západ Slunce. Potřebujeme čistou skleněnou misku plnou čiré vody, trochu mléka a baterku. Místnost, ve které budeme pokus provádět, je třeba dobře zatemnit (nebo pokus provádět večer při zhasnutém světle). Do misky s vodou přidáme asi tři kávové lžičky mléka a velmi dobře promícháme, aby voda získala mléčný až podmračený nádech. V zatemněné místnosti posvítíme z boku do misky a na opačném konci pozorujeme vycházející paprsky. Co vidíte?

Baterka svítí skoro stejně bílým světlem jako Slunce. Miska s vodou obsahuje drobné částice mléka – podobné je to v atmosféře, která obsahuje velmi malé molekuly vzduchu a drobounké částice prachu. Částice mléka v misce zabrání šíření vln modrého a zeleného světla a na druhou stranu misky projde pouze načervenalá či spíše oranžová  barva (pro jednoduchost neuvažujeme všechny barvy, ale pouze  modrou, zelenou a červenou, kterým říkáme hlavní barvy a jejichž smícháním také vznikne barva bílá).  Otázka pro vás: co když baterkou posvítíme shora kolmo na hladinu – bude k vidění také nějaký barevný efekt?

Rozptyl světla na shlucích molekula drobných prachových částicích stojí za celou řadou jevů. Některé z nich nás potkávají i v běžném životě, ale vůbec je nevnímáme.  Kolem nás existuje velmi mnoho látek, které by byly zcela průhledné, kdyby neobsahovaly drobné částice rozptylující světlo. Pěknou ukázkou je tenký řez uvařeného vaječného bílku. Pokud je tento řez dostatečně tenký, je procházející světlo výrazně načervenalé! Pokud kápnete do přesolené, ale čiré vody pár kapek vody po holení, vytvoří se ve vodě malý mlhovitý obláček (voda po holení obsahuje malé množství oleje, který se při reakci se solí vysráží). Budete-li mít šťastný den, světlo na rozhraní vody a obláčku bude načervenalé.

Jestliže chcete do experimentování zatáhnout i tatínka, pak ho bude určitě zajímat, že rozptyl světla se dá dobře pozorovat i v běžném tonicu, obzvlášť pak v kombinaci s ginem. Ve správném poměru připravený takovýto roztok získá zřetelné jemně namodralé zabarvení.

Pozorujte, kreslete, zapisujte, mailujte. A hlavně se u pokusů dobře bavte!
Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby - i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy!