neděle 27. listopadu 2011

Vodní čerpadlo na kuchyňském stole

Zeptej se kamarádů a spolužáků, jestli dokážou přemístit vodu z jedné misky do druhé, aniž by ji přelévali, překapávali, používali třetí nádobu či případně umisťovali jednu misku výše než druhou. Věřte tomu, že až tohle kouzlo předvedete třeba ve škole ve správné hodině (a samozřejmě i vysvětlíte), máte o dobrou známku postaráno. Aspoň doufám.

Budete potřebovat plastové pružné brčko s kloubem (možná bude vhodnější hadička o vhodně malém průměru), tři malé misky, potravinářskou barvu, vodu a kuchyňský dřez nebo hluboký lavór. Položte všechny tři misky vedle sebe na kuchyňský stůl. Do první z nich nalijte vodu až po okraj a přidejte pro efekt trochu potravinářského barviva. Do prostřední misky nalijte vodu asi do čtvrtiny. Dřez napusťte do poloviny vodou, brčko ponořte do dřezu a nechejte do něj natéct vodu. Uvnitř nesmí být žádné bublinky. Snažte se je tedy nějakým způsobem dostat z brčka ven – mačkáním, kolíbáním brčka ze strany na stranu, apod… Zatímco je brčko stále ponořené v dřezu, uzavřete prsty oba jeho konce tak, aby ho bylo možné vytáhnout z dřezu a přitom neunikla ani kapka vody a dovnitř se nedostala ani troška vzduchu.

Jeden konec brčka ponořte do první misky a druhý do druhé misky. Ujistěte se, že jsou oba konce brčka opravdu ponořené – nesmí vytéct ani kapka vody, přítomnost bublinek vody v brčku zabrání úspěšnému průběhu pokusu. Po uvolnění obou konců brček pozorujte co se děje a buďte řádně překvapeni. Obarvená voda z první misky přetéká do misky druhé. Neuvěřitelné, viďte. Pokud koukáte a nic se neděje, pravděpodobně do brčka vnikl vzduch, přehlédli jste nějaké malé bublinky.

Mezitím co obarvená voda pokojně přetéká z jedné misky do druhé, připravte si třetí misku – opět trocha barviva a tentokrát vody ještě méně: vaše miska číslo 3. Stejným způsobem jako předtím – tedy ponořením do dřezu a vytlačením případných bublinek – naplňte zcela vodou další brčko a propojte s ní misky číslo 2 a 3. Pokud je vše OK, měla by se začít třetí miska postupně plnit vodou, přitékající ze druhé misky. Máte více misek a více hadiček? Co se stane, když budete přidávat další misky? Vznikne vaše malá domácí vodní horská dráha!

Podobný jev znají určitě všichni akvaristé. Do hadice napustí vodu, jeden její konec umístí do akvária a z druhého nechají odtékat vodu do vědra položeného na podlaze. Aby vše dobře fungovalo, jsou zapotřebí dvě věci: voda v hadici a konec hadice v akváriu výše než konec hadice ve vědru. Jev je způsobený rozdílným tlakem, působícím na oba konce hadice.

No jo, ale naše misky jsou ve stejné výšce – tak totiž znělo zadání úlohy. Jak je možné, že to vše funguje i za této podmínky. Misky jsou sice položeny na stejné desce stolu a tedy ve stejné úrovni, jenže hladiny vody v miskách jsou různě vysoko. V první misce je největší hloubka, v misce druhé je více vody než ve třetí atd. Nechte vodu postupně protékat hadičkami a pozorujte, co se stane s vaším vodním čerpadlem, když hladiny v miskách dosáhnou stejné úrovně. A co když poté znovu dolijete vodu v první misce až po okraj? 

Naše čerpadlo pracuje proto, že v první misce je u dna větší tlak vody než ve druhé misce. Tato tlaková síla vhání vodu do hadičky a nutí ji vtékat do druhé misky. V okamžiku, kdy voda v brčku dosáhne ohybu a tedy nejvyššího místa, je přitahována gravitační silou do druhé misky. Kombinace těchto dvou jevů způsobuje přečerpávání vody z jedné misky do druhé.

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


neděle 13. listopadu 2011

Jak osladit a přitom ušetřit

Mnoho zajímavých věcí nás napadne v úplně obyčejnou nezajímavou chvilku. Třeba při čekání na oběd ve školní jídelně. Mám rád sladký čaj. Ten v jídelně podle mého gusta samozřejmě není (to není výtka, to je konstatování že sladím opravdu hodně). No a nápad na první experiment je hned na světě – když dva různé čaje o stejné teplotě osladíte stejným množstvím cukru, budou chutnat stejně sladce? Pravda, je to spíš pokus pro mladšího sourozence, který se teprve zorientovává na světě. Uvařte několik různých druhů čaje, do každého dejte po jedné kostce cukru a spolu je ochutnávejte. Na správnou odpověď není třeba být Einstein. Možná byste mohli otestovat chuť čajíků ještě před oslazením – některé druhy čajů chutnají sladce i samy o sobě. O tom rozhodují rostlinky, ze kterých je čaj smíchaný. Ale že stejně oslazené čaje mají různě sladkou chuť, tomu asi věřit nebudete. Pokusím se vás přesvědčit pokusem.

POZOR! K tomuto pokusu je třeba horká voda. Buďte opatrní, poproste o spolupráci dospělého. Připravte si dvě stejné nádoby k přípravě čaje (můžou být dvě stejné pánve, dva malé hrnce, dvě stejné varné konvice, …), vodu, sáčky s čajem a cukr. Do nádoby nalijte po dvou hrníčcích vody. Vodu ohřejte až k varu a každé nádoby vložte dva čajové sáčky. Do jedné nádoby přidejte dvě polévkové lžíce cukru, nechejte pár sekund ještě povařit, a obě nádoby opatrně sundejte z varné plochy (dospělci pomozte!). Oba čaje nechte vychladnout a pak přidejte dvě polévkové lžíce cukru i do druhého - teď už studeného - čaje. Doufám, že jste si obě nádoby nepopletli a druhé dvě lžíce nenasypete do stejného čaje. To byste toho moc nezjistili… Po dokonalém rozpuštění obou cukrů je ochutnejte. Jsou oba čaje stejně sladké? Neměly by být. Čaj, který byl oslazený za horka, chutná sladčeji!

Jak si to vysvětlit? Pokud s námi pokusničíte od začátku (jen tak mimochodem - začínáme už čtvrtý rok společného debrujárského zkoumání obyčejných věcí kolem nás), nebráníte se žádným nápadům na řešení. První myšlenka by mohla být ta, že v horké vodě se cukru rozpustí více. Jasně to je pravda. Horká voda má větší energii než stejné množství vody studené. Právě abychom vyloučili tento vliv, rozpustili jsme v obou čajích stejné množství cukru. Takže tím to nebude. Zdá se to nemožné, ale vypadá to tak, že za rozdílnou sladkost čajů může to, jestli cukr rozpouštíme v horkém nebo studeném čaji! Na první pohled se zdá tato odpověď být nesmyslná - logické přece je, že když rozpustíme stejné množství cukru, musí být oba čaje stejně sladké. Jak je tedy možné, že jeden z čajů je sladší?

Cukr, který jsme rozpustili v horkém čaji, je teď jiným cukrem než na začátku a než ten, co byl rozpuštěný ve studeném čaji. Ano, není jen jeden druh cukru. Cukr, který používáme k běžnému slazení, se jmenuje sacharóza. Sacharóza je cukr vytvářený rostlinami, které si v jeho formě skladují energii. Při nasypání sacharózy do horkého čaje nastane děj, kterému se říká inverze. Sacharóza se rozpadne na jiné dva druhy cukru – hroznový cukr (glukózu) a ovocný cukr (fruktózu). Tato kombinace se nazývá invertní cukr a je asi o 10-20% sladší než sacharóza. Proces inverze cukru je velmi užitečný. Invertní cukr používají pekaři ke slazení cukrovinek a pečiva, užívá se jako sladidlo do nápojů. Slouží také jako výchozí surovina pro přípravu některých umělých sladidel. Včely dokážou totéž pomocí látek zvaných enzymy k výrobě medu. Proto je med o hodně sladší než cukr.

Takže rada jak ušetřit? Sladit horký čaj a ne studený. Ušetříte až jednu pětinu cukru!

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