Návody na pokusy

Článků v rubrice: 70

Globální oteplování, tání ledu a fyzika (2)

V minulém příspěvku jsme popsali několik jednoduchých pokusů, které nás přesvědčily o tom, že k údajnému zvyšování hladin moří a oceánů nemůže docházet táním plujících ledových ker. Při přípravě pokusů a v jejich průběhu si můžete všimnout několika zajímavých (případně i zdánlivě nepochopitelných) jevů, z nichž některé odporují tzv. zdravému selskému rozumu. Dnes si popíšeme tři z nich, při jejichž objasňování nám postačí základní znalosti školní fyziky.

Fotogalerie (6)
Obr. 1 Pomalé rozpouštění barviva ve velmi studené vodě

Nejprve obarvíme vodu

Vhodíme-li do vody několik zrnek potravinářského barviva, začnou se v ní rozpouštět. Pokusíme se zjistit, jak závisí rychlost rozpouštění na teplotě vody.

Jak na to
Do jedné nádobky nalejeme hodně studenou vodu (vychlazenou v ledničce), do druhé vodu horkou. Vhodíme-li do studené vody několik zrnek barviva, začnou klesat ke dnu a za sebou zanechávají tenkou barevnou stopu. Teprve po dopadu zrnek na dno se kolem nich velmi, velmi zvolna šíří barva do okolí. Vhodíme-li zrnka barviva do horké vody, dochází k rychlému rozptylování barvy a za několik minut je voda rovnoměrně zbarvená. Proč?

Příčinou rozdílné rychlosti rozpouštění je difuze, která nepřímo dokazuje, že částice kapalin a plynů jsou v neustálém chaotickém pohybu. V našem experimentu „bombardují“ molekuly vody barvivo, rozpouští je a nutí jeho částice rozptylovat se ve vodě. Čím vyšší je teplota, tím rychleji se molekuly pohybují a tím rychlejší je difuze. (Obr. 1, obr. 2)

Vyzkoušejte sami

Při pomalém rozpouštění několika různých barviv v chladné vodě vznikají zajímavé efekty, ze kterých by stálo za to vytvořit krátká videa a vystavit třeba na Youtube! Co vy na to?

Proč musíme udělat značku na sklenici

Podstatou našeho pokusu s táním ledu bylo měření výšky vodní hladiny. Zdálo by se, že nejjednodušší by bylo naplnit sklenici s ledem až po samý okraj: pokud by hladina stoupla, přebytečná voda by se vylila do misky pod sklenicí. My jsme však měřili výšku hladiny pomocí značky na stěně sklenice. Proč jsme nezvolili první způsob?

Abychom to zjistili, uděláme následující pokus: Sklenici položíme na talířek a naplníme ji až po samý okraj obarvenou vodou. Zdálo by se, že při vhození nějakého malého předmětu (např. mince) do sklenice musí voda přetéct do talířku. Omyl!

Jak na to
Připravíme si větší množství korunových mincí a postupně je budeme pouštět do vody. Mince musíme k hladině opatrně přikládat „nastojato“. Ze strany sledujeme, jak se hladina vody stává stále vypouklejší a vypadá jako blána, uchycená k okrajům skleničky. Budete velmi překvapeni, kolik mincí se do sklenice ještě vejde, než voda přeteče!

Příčinou vyklenutí hladiny je vzájemné silové působení molekul vody, které se projevuje jako povrchové napětí. Hladina je jakoby pokrytá tenkou pružnou blankou. Právě její pružnost umožňuje umístit do sklenice „navíc“ poměrně velké množství mincí. (Obr. 3, obr. 4)

Vyzkoušejte sami

Shodný pokus udělejte se sklenicí naplněnou obarvenou vodu s několika kapkami saponátu. Přidáním malého množství saponátu se povrchové napětí vody zmenší – molekulové síly neudrží hladinu vypouklou. Rozdíl bude velmi zřetelný – do plné sklenice se nyní vejde mnohem méně mincí. Závisí jejich počet na množství přidaného saponátu?

Kdy a proč se orosí sklenice

Při studiu tání ledu jste si jistě všimli, že pokud není voda příliš teplá, chladné stěny sklenice se orosí. Fyzikální podstatu tohoto jevu si objasníme pokusem s ochlazováním stěn plechovky:

Jak na to
Lesklou půllitrovou plechovku naplníme vodou, vložíme do ní teploměr a postavíme ji na noviny s výraznými titulky. Stěna plechovky je suchá a písmo novin se v ní zřetelně a jasně odráží. Do vody vhodíme několik kostek ledu a za stálého promíchávání sledujeme odraz písma. Led taje, teplota vody a tím i stěna plechovky pozvolna klesá. V určitém okamžiku se odraz písma zamlží a stěna plechovky se pokryje tenoučkou vrstvičkou vody. Odečteme-li v tom okamžiku teplotu, zjistíme tzv. rosný bod – teplotu, při které začnou vodní páry obsažené ve vzduchu kondenzovat.

Dokud je teplota předmětů vyšší než teplota rosného bodu, vodní pára na jejich povrchu nekondenzuje. Teprve při snížení teploty pod rosný bod vzniká v přírodě na chladných předmětech rosa a v zimě jinovatka. (Obr. 5, obr. 6)

Vyzkoušejte sami

S kondenzací vodních par na chladných předmětech se setkáváme často. V koupelně se při sprchování zamlží chladné zrcadlo a můžeme na něm „kreslit“ prstem. Zahřejeme-li zrcadlo vysoušečem vlasů nad teplotu rosného bodu, zamlžení zmizí. Stejně tak se orosí sklenice, do které nalijeme dobře vychlazený nápoj, v zimě se orosí chladná okenní skla či brýlová skla při příchodu zvenku do vyhřáté místnosti.

V posledním pokračování naší experimentální série si ukážeme ještě několik dalších zajímavých jevů, které souvisí s táním ledu.

Jaroslav Kusala
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Max Born - teoretik a filozof kvantové mechaniky

S obdobím rozkvětu atomové fyziky ve dvacátých letech minulého století na proslulé univerzitě v německém dolnosaském městě Göttingenu (Georg-August-Universität) je významně spjato jméno německo-britského matematika a fyzika židovského původu Maxe Borna, ...

Kufřík matematických záhad

Historie matematiky se klene přes celá tisíciletí, učí se ji a používají lidé na celé planetě. Nezabránil tomu ani Codex Justinianus, sbírka všech zákonů a nařízení východořímského císaře Justiciána I, podle kterého „Zavrženíhodné umění matematické jest zakázáno především“.

Studenti postavili trikoptéru připomínající vosu

Měří jen 40 centimetrů, ale rozhodně ji nepřehlédnete. Trikoptéru Elektra, kterou na českobudějovické Vysoké škole technické a ekonomické (VŠTE) postavili studenti Jan Večerek a Tomáš Szendrei, pohánějí tři opravdu velmi hlasité rotory.

Bohatá diagnostika tokamaku ITER

Jak se obsluha tokamaku dozví, co se děje uvnitř vakuové komory v plazmatu? Prostředníkem mezi plazmatem a obsluhou budou, jako v každém tokamaku, nejrůznější diagnostiky. Vyhodnocovací zařízení obsadilo celé levé křídlo Trojbudoví (Tokamak Complex).

Vodík jako palivo budoucnosti

Investice do vodíkových technologií v posledních letech rostou. Loni dosáhly v Evropě rekordních téměř 22 miliard korun a dál se zvyšují. Hlavním cílem je snížit cenu vodíku, což by souběžně s budováním infrastruktury mělo urychlit energetické využití vodíku především v dopravě.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail