neděle 26. prosince 2010

Co se stane, když se vzduch zahřeje?

Zemská atmosféra obsahuje velké množství studeného i teplého vzduchu. Tyto vzduchové masy velmi pečlivě sledují meteorologové. Z fotografií pořízených satelitními družicemi dokážou odborníci předpovídat deště a uragány. Zmíněné atmosférické jevy, stejně jako kolem naší planety neustále proudící vítr, jsou způsobeny chováním vzduchu ohřívaného  slunečními paprsky. Když se vzduch zahřeje, roztáhne se a zaujme větší prostor než studený vzduch. V dnešních pokusech si prokážeme právě tuto zajímavou vlastnost vzduchu.

Zahřátí a ochlazení
K prvnímu pokusu budete potřebovat balónek, prázdnou láhev (bezpečnější bude PET láhev) a větší nádobu s horkou vodou (vhodný bude například kuchyňský dřez). Jak už z výčtu pomůcek vyplývá, může se jednat o nebezpečný pokus. Opaření horkou vodou je velmi nepříjemné poranění, proto pokus provádějte za přítomnosti a pod dozorem dospělé osoby! Nejdříve navlékněte balónek na hrdlo láhve. Láhev ponořte asi tak na minutu do nádoby s teplou vodou. Co se stane? Nafouknul se vám balonek? A co se stane, když láhev dáte pod tekoucí studenou vodu?
Vzduch, stejně jako všechny ostatní látky, je složený z malých částic, které jsou velmi pohyblivé a kterým říkáme molekuly. Jestliže plyn zahřejeme, molekuly se začnou rychleji pohybovat, narážejí daleko častěji na stěny nádoby a působí na ně větší silou. Vzduch v láhvi se rozpíná a potřebuje víc a víc prostoru, který nachází v balonku. Síla vzduchu je tak velká, že dokáže balonek dokonce i roztáhnout. Jak balonek splasknout? Jistě vás napadne teoretické řešení - zpomalit molekuly vzduchu. Jak to udělat?

Zázračná sklenice
Pokud máte po ruce hladkou desku, můžete vyzkoušet další pokus s rozpínajícím se vzduchem. Desku podložte nějakým předmětem (třeba učebnicí) tak, aby vytvořila mírně nakloněnou rovinu. Sklenici opláchněte studenou vodou a položte ji dnem vzhůru na desku. Sklenice se opatrně pohne dolů a pak se zastaví. Co když ale sklenici opláchnete pod kohoutkem s teplou vodou a pokus zopakujete? Objem vzduchu ve sklenici navlhčené teplou vodou se malinko zvětší. Právě tak, aby dokázal nepatrně a téměř nepozorovaně nadzvednout sklenici, a ta tak může snadno sklouznout dolů. Pokus se vám napoprvé nemusí povést, protože je třeba najít nejsprávnější úhel sklonu desky.

Zborcení láhve
V předchozích dvou pokusech jsme demonstrovali, jakou sílu má rozpínající, zahřívající se vzduch. Nemalé deformační účinky přitom dokáže vyvinout také vzduch, který se ochlazuje. Do prázdné PET lahve napusťte trochu horké vody. Láhev vypláchněte, vodu vylijte a rychle našroubujte víčko. Fyzikálně si pokus určitě dokážete vysvětlit. Vzduch v láhvi se ochlazuje, zmenšuje svůj objem. Ale co se skutečně stane s lahví, to už si vyzkoušejte sami.

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!
 
 

neděle 12. prosince 2010

Proč je teplé teplé?

Co může mít fyzika společného s vaším domem? Když se porozhlédnete po našich městech a vesnicích, uvidíte domy s různobarevnými fasádami. Ale kdo z vás byl na dovolené třeba na některém z řeckých ostrovů, tak dobře ví, jak nádherně bílé jsou tam vesničky. Proč to tak je? Jednoduše řešeno tmavé barvy pohlcují daleko více světla než světlé. A současně se světelným zářením se ze Slunce šíří také tepelné záření. Proto třeba uvidíte v létě skleníky natřené bílou barvou, proto třeba špinavý sníh taje rychleji. Na následujících řádcích se pokusíme vše předvést a dokázat.

Tepelný kolotoč
K tomuto experimentu budete potřebovat více pomůcek, než obvykle. Připravte si silnější alobal, černý nesmazatelný fix, nůžky, tužku, pravítko, nit, větší sklenici a kus kartonu na přikrytí sklenice. Vystřihněte z alobalu dva obdélníky o rozměrech 10 cm a 2,5 cm. Každý obdélník v polovině prostřihněte do poloviny šířky pásku tak, aby z nich po zasunutí do sebe  vznikl kříž. Černým fixem každou ze čtyř částí začerněte – zabarvená bude vždy „stejná“ ze čtyř částí kříže. Kříž zavěste na nit a nit připevněte na karton. Alobalový kříž spusťte do sklenice (nesmí se dotýkat dna ani stěn) a karton položte na hrdlo sklenic. Využijte podzimního sluníčka a sklenici postavte na přímé slunce. Pokud si už sluníčka nebudeme moci užít, poslouží nám místo něj i stolní lampa. Jestli jsou lopatky kříže dobře zabarvené, měl by být „tlak světla“ na lopatky dostatečně silný, aby s nimi začal pohybovat!

Chyťte teplo
Vezměte si dvě stejné nádobky (nejlépe, kdyby byly z nějaké látky, která špatně vede teplo – třeba kuchyňské plastové odměrky), kus černé látky, dva teploměry (stačí nějaké obyčejné, třeba ty, co s nimi měříme teplotu v místnosti – prodávají se  v drogerii a moc peněz nestojí). A ještě vodu. Bez té by to určitě nešlo. Obě nádobky naplňte stejným množstvím vody. Jednu z nich přikryjte černou látkou, postavte na slunce a každou půlhodinu kontrolujte teplotu. Pokud nemáte štěstí se slunečním dnem a nechce se vám čekat, můžete opět použít světlo z lampy. Jenže tentokrát pokus či spíše pozorování trvá podstatně déle a za svícení stolní lampou vás ekologové moc nepochválí. Proto raději opravdu doporučuji počkat až na sluníčko. Jak pokus dopadne, nebudu prozrazovat. Jen vám  řeknu, že ze stejného důvodu je nám na sluníčku v černém tričku tepleji, než když jsme oblečeni do světlých barev.

Prodloužení života ledové kostky
Na dvě misky položte po jedné ledové kostce (kostky by měly mít přibližně stejnou velikost). Jednu misku přikryjte bílým hadříkem a druhou hadříkem černým. Misky položte na slunečné místo a kostky pravidelně kontrolujte. Roztají obě stejně? Jak bude tání probíhat, když pod hadříky umístíte více kostek? Klidně si pokus můžete odložit až na zimu a hadříky položte ve sluníčkem prohřátém dni na sníh.

Vystavíme-li tvář slunci, cítíme teplo od něj velmi výrazně. Kde Slunce je, poznáme i s důkladně zavázanýma očima. Podobně můžeme na tváři ucítit teplo z hřejících kamen. Pocit je to úplně stejný. Co to ale znamená? Záření z kamen je stejně ,,teplé`` jako to sluneční. Kdo tedy může za pocit tepla? Světlo to zřejmě nebude. Spolu ze světelným zářením na Zemi dopadá také infračervené záření. Toto záření vydávají všechna rozehřátá či rozžhavená tělesa. Ale povídat si o tomto záření je na delší dobu. Tak snad někdy příště. 

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!