Podtlakový nosič nápojů

Stříbrujáři na Expu Science Asia v jordánském Ammánu (viz článek http://www.3pol.cz/cz/rubriky/studenti/1666-stribrujari-na-expo-science-asia-v-jordanskem-ammanu) úspěšně demonstrovali pokus na téma atmosférický tlak, podtlak, stavová rovnice a hoření. Rádi se o něj podělí i se čtenáři Třípólu.

Trocha teorie úvodem

Atmosférický tlak je vyvolán zemskou atmosférou, resp. tíhou vzduchového sloupce. Jeho značka je p_a, jednotka Pa (pascal). Závisí na místě na zeměkouli, jeho nadmořské výšce, hustotě vzduchu, tíhovém zrychlení a okamžitých atmosférických podmínkách (teplotě vzduchu). Tzv. „normální atmosférický tlak“ má dohodou stanovenou hodnotou 101 325 Pa.

Podtlak je tlak plynu menší než tlak plynu v okolí. Podtlak je např. uvnitř baňky žárovky.

Přetlak je tlak plynu větší než tlak plynu v okolí. Příkladem je Přetlak je např. v pneumatice auta.

Magdeburské polokoule – v historii kovové dobře přiléhající a těsnící polokoule, ze kterých byl odčerpán vzduch. Koule  u sebe držely „přilepené“ díky tlakové síle okolního vzduchu. Tento experiment předvedl v roce 1654 před císařem magdeburský starosta a fyzik Otto von Guericke s vývěvou vlastní výroby – půlmetrové měděné polokoule od sebe tehdy neoddělily ani dvě koňská patnáctispřeží, ale šly od sebe hladce, jakmile demonstrátor vyrovnal kohoutem vnitřní podtlak s okolním vzduchem.

Pomůcky pro náš pokus

Vyšší sklenička, hladká čtvercová podložka, čtverec vystřižený z kuchyňských papírových utěrek, voda, deset zápalek, zapalovač, kádinky s nápoji.

Provedení

Namočíme čtverec z papírové utěrky a uhladíme jej na čtvercové podložce. Z deseti sirek postavíme pyramidu a zapálíme ji. Po rozhoření ji překlopíme vyšší skleničkou a přitlačíme ji těsně k destičce. Počkáme, až oheň pod sklenicí dohoří. Poté kolem skleničky na čtvercovou podložku naskládáme kádinky s nápoji. Celou soustavu za překlopenou skleničku zvedneme.

Vysvětlení

Hořící pyramida ze sirek ohřeje vzduch ve skleničce. Vzduch se rozpíná a částečně ze sklenice uniká. Po určité době se část kyslíku ze skleničky spotřebuje a pyramida ze sirek zhasne. Teplý vzduch se začne ochlazovat, jeho tlak se zmenšuje a ve skleničce vzniká podtlak. Podložka i se skleničkami je zdola přitlačována ke sklenici tlakovou silou okolního vzduchu. Mokrá papírová utěrka funguje jako těsnění.

Tohoto jevu využívají podtlakové držáky pro nošení skel a zrcadel. Otto von Guericke svým pokusem vyvrátil filosofické představy o „horror vacui“ – strachu z prázdnoty – a ukázal obrovskou velikost tlaku, kterým na nás působí okolní vzduch (Magdeburské polokoule).

Možné obměny

F  místo skleniček lze přenášet i plechovky s nápoji

F  místo pyramidy ze sirek lze do kousku modelíny napíchat sirky a všechny zapálit

F  experimentujte, foťte a zaznamenávejte svá NEJ – největší přenesená deska, nejtěžší přenesený náklad, nejoriginálnější funkční nosič apod.

Délka pokusu