תוֹכֶן

• לדרוך
• חלק 1 מתוך 3: ריסוק פחית
• חלק 2 מתוך 3: איך זה עובד
• חלק 3 מתוך 3: עזרה לתלמידים ללמוד מהניסוי
• טיפים
• אזהרות
• צרכים

אתה יכול לדחוס פחית סודה בלי שום דבר מלבד מקור חום וקערת מים. זוהי הדגמה נהדרת למספר עקרונות פיזיקליים, כולל לחץ אוויר ותפיסת ואקום. הניסוי יכול להיעשות על ידי מורה כהדגמה, או תחת פיקוח, על ידי התלמידים.

לדרוך

חלק 1 מתוך 3: ריסוק פחית

1. שים מעט מים בפחית סודה ריקה. שוטפים את הפחית עם מעט מים ואז מוסיפים לפח בערך 15-30 מ"ל (1-2 כפות) מים. אם אין לכם כדור, פשוט הכניסו מספיק מים לפחית כדי לכסות את התחתית.
2. הכן קערת מי קרח. מלאו קערה במים קרים וקרח, או במים שהצטננו במקרר. לשם כך השתמש בקערה עמוקה מספיק בכדי לבצע את הניסוי, אך אין זה הכרחי. קערה שקופה מקלה על ראיית הפחית שנדחסת.
3. הרכיבו משקפי בטיחות והשתמשו בצבת. בניסוי זה אתה מחמם פחית עד שהמים בפחית רותחים ואז שובל את הפחית מתחת למים. כל מי שנמצא בקרבת מקום צריך להרכיב משקפי בטיחות למקרה שמתזה מים חמים. אתה צריך גם מלקחיים כדי להרים את הפחית, מבלי לשרוף את עצמך, ולהטביל אותה במים. תרגול להרים את הפחית כמה פעמים כדי לוודא שיש לך אחיזה איתנה.
   • המשך רק בהשגחת מבוגר.
4. מחממים את הפחית על הכיריים. הניחו את הפחית זקופה על מבער קטן והפכו את האש לנמוכה. הביאו את המים לרתיחה והניחו אותם לרתיחה של כ- 30 שניות.
   • אם אתה מריח משהו מוזר או מתכתי, דלג ישר לחלק הבא. ייתכן שהמים רתחו יבשים, או שהגדרת את החום גבוה מדי וגרם לדיו או לאלומיניום בפחית להמיס.
   • אם לכיריים שלך אין בסיס לפחית, השתמש בפלטה חמה, או השתמש במלקחיים עם ידית עמידה בחום כדי להחזיק את הפחית מעל האש.
5. השתמש במלקחיים כדי להפוך את הפחית במים הקרים. החזיק את הצבת בכפות הידיים שלך כלפי מעלה. השתמשו במלקחיים כדי להרים את הפחית, ואז הפכו אותה במהירות על המים הקרים, ואז השקו את הפחית בקערה.
   • אל תיבהלו מכיוון שדחיסת הפחית יכולה לעשות הרבה רעש!

חלק 2 מתוך 3: איך זה עובד

1. לחץ אוויר. האוויר סביבך נלחץ על גופך מכל צדדיו, עם לחץ של 101 kPa בגובה פני הים. זה לבד מספיק כדי לסחוט פחית, או אפילו אתה ואני! זה לא קורה מכיוון שהאוויר בפחית (או החומר בגופך) נדחק החוצה באותה כמות לחץ, ומכיוון שלחץ האוויר מבטל את עצמו, מכיוון שהוא פועל על עצם מכל זוויות באותה כמות לחץ .
2. מה קורה כשמחממים את הפחית במים. כאשר המים בפחית רותחים, אתה יכול לראות שקיטור מתחיל להיווצר. זה ידחוף חלק מהאוויר בפחית החוצה כדי לפנות מקום לענן הצומח של טיפות מים.
   • אמנם בפחית יש עכשיו פחות אוויר מבפנים, אך עדיין לא ידחס אותו מכיוון שאדי המים תפסו את מקומו של האוויר.
   • באופן כללי, ככל שנוזל או גז מחוממים יותר, כך הוא יתרחב יותר. אם מדובר במיכל סגור, הלחץ ימשיך לגדול מכיוון שהאוויר לא יכול לברוח.
3. מדוע הפח דחוס. אם הפחית מתהפכת, המצב משתנה בשתי דרכים. ראשית, לא יכול יותר אוויר לזרום לפח, מכיוון שהכניסה חסומה במים. שנית, אדי המים בפחית יתקררו במהירות ולכן תופסים פחות מקום, ובסופו של דבר יחזרו למצב ההתחלתי, מעט המים שהכנסנו לפחית תחילה. פתאום רוב החלל בפחית כבר אינו תפוס באוויר, אלא הפך לוואקום! האוויר שלוחץ על הפחית מבחוץ כבר לא מפוצה יותר וגורם לפחית להיכשל.
   • חדר שאין בו אוויר נקרא אחד לִשְׁאוֹב.
4. התבונן מקרוב בפחית כדי לראות השפעה נוספת של הניסוי. למניעת ואקום בפחית יש השפעה נוספת, מלבד דחיסת הפחית. שימו לב היטב לפחית כשהיא מונחת מתחת למים. תראה כמות קטנה של מים נשאבת לפחית ואז נוטפת חזרה החוצה. הסיבה לכך היא שהמים נלחצים על הפתח, אך פשוט מספיק קשים כדי למלא את הפחית מעט לפני דחיסת האלומיניום.

חלק 3 מתוך 3: עזרה לתלמידים ללמוד מהניסוי

1. שאל את התלמידים מדוע מכווצים את הפחית. בדוק אם לתלמידים יש מושג מה קרה לפחית. אל תאשר או הפריך אף אחד מהרעיונות בשלב זה. אל תניח שום רעיון בצד ותן לתלמידים להסביר כיצד חשבו על כך.
2. עזור לתלמידים להעלות וריאציות על הניסוי. ניסויים חדשים לנסות את הרעיונות שלהם, ולבקש מהם לחזות מה יקרה לפני שהם מתחילים. אם הם מתקשים להמציא משהו, הנה כמה וריאציות אפשריות להציע:
   • אם תלמיד חושב שהפחית נדחסת על ידי המים, ולא את הוואקום, בקשו ממנה פחית לחלוטין במים ותראו אם היא דחוסה.
   • נסה את אותו הניסוי עם מיכל יציב יותר. אם החומר כבד יותר ייקח זמן רב יותר לדחיסה, מה שגורם ליותר מי קרח להיכנס למיכל.
   • נסו לתת לפחית להתקרר לפני שמניחים אותה במי הקרח. זה יביא ליותר אוויר בפחית, מה שיפחית את הדחיסה.
3. הסבר את התיאוריה מאחורי הניסוי. השתמש במידע שבקטע כיצד זה עובד כדי להסביר לתלמידים מדוע הפח דחוס. שאל אם תוצאות הניסוי תואמות את הנימוק שלהם.

טיפים

• אל תפיל את הפחית למים, אלא השתמש במלקחיים כדי להטביע אותה.

אזהרות

• הפחית והמים בה יהיו חמים מאוד. ברגע שאתה מניח את הפחית במים הקרים, הרשה לצופים להתרחק כדי למנוע פגיעה במישהו מתיזים של מים חמים.
• ילדים גדולים יותר (12+) יכולים לבצע ניסוי זה בעצמם, אך רק אם מבוגר נמצא שם לפיקוח! לא צריך להיות מעורב יותר מאדם אחד בניסוי זה בכל פעם, אלא אם כן ישנם כמה מבוגרים שיעזרו.

צרכים

• פחיות סודה ריקות
• מלקחיים ארוכים מספיק כדי להחזיק היטב את הפחיות החמות, מרחוק
• כיריים, פלטה חמה או מבער בונסן
• בוא עם מים קרים כקרח