作者:
Frank Hunt
创建日期:
19 行进 2021
更新日期:
1 七月 2024
内容
您可以仅用热源和一碗水压缩汽水罐。这很好地说明了许多物理原理，包括气压和真空的概念。实验可以由老师作为演示者进行，也可以在学生的监督下进行。
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第1部分（共3部分）：压碎罐头
将水倒入空的汽水罐中。 用水冲洗一下罐子，然后在罐子中加入约15–30 ml（1-2汤匙）的水。如果没有铲子，只需在罐子里放足够的水以覆盖底部即可。 
准备一碗冰水。 在碗中放入冷水和冰，或在冰箱中冷却的水。为此，请使用足够深的碗来执行实验，但这不是必需的。透明的碗便于查看罐头是否被压缩。 
戴上安全眼镜并使用钳子。 在此实验中，您将一个罐子加热到罐子中的水沸腾，然后将其浸入水下。附近的每个人都应戴上安全眼镜，以防热水溅到身上。您还需要钳子来拿起罐子，而不会燃烧自己，并将其浸入水中。练习几次捡起罐子，以确保牢牢握住。 - 只能在成人的监督下进行。
将罐子放在火炉上加热。 将罐子直立放置在小型燃烧器上，然后将热量调低。将水烧开，煮沸约30秒钟。 - 如果闻到奇怪或有金属味的气味，请直接跳到下一部分。水可能煮沸了，或者加热温度过高，导致墨水或罐中的铝融化。
- 如果您的炉子没有罐子底座，请使用电炉子，或使用带有耐热手柄的钳子将罐子放在火上。
用钳子把罐子倒入冷水中。 握住钳子，手掌朝上。用钳子拿起罐子，然后迅速将其放在冷水上，然后将罐子浸入碗中。 - 不要惊慌，因为压缩罐子会产生很多噪音！
第2部分，共3部分：工作原理
空气压力。 周围的空气在海平面上全方位挤压您的身体，压力为101 kPa。仅此一项就足以挤一个罐头，甚至您和我！之所以不会发生这种情况，是因为罐中的空气（或您体内的物质）以相同的压力推出，并且由于气压以相同的压力从各个角度作用于对象，因此气压会抵消自身的影响。 。 
当您用水加热罐子时会发生什么。 当罐中的水沸腾时，您会看到蒸汽开始形成。这将把罐中的一些空气推出，以便为不断增长的水滴云腾出空间。 - 尽管现在罐内的空气较少，但由于水蒸气已取代了空气，因此罐尚未被压缩。
- 通常，液体或气体加热得越多，它就会膨胀得越多。如果是密闭容器，由于空气无法逸出，压力将继续增加。
为什么罐头被压缩。 如果将罐子上下颠倒，情况将以两种方式发生变化。首先，因为入口被水堵住了，所以没有更多的空气可以进入罐子了。其次，罐子中的水蒸气会迅速冷却，因此占用的空间较小，并最终返回到初始状态，即最初放入罐子中的少量水。突然，罐子里的大部分空间不再被空气占据，而是变成了真空！现在不再补偿从外部挤压罐头的空气，从而导致罐头失效。 - 没有空气的房间被称为一 真空.
仔细观察罐子，以查看实验的其他效果。 防止罐中的真空除压缩罐外还有另一个作用。将罐子放在水下时要特别注意。您会看到少量的水被吸入罐中，然后滴回去。这是因为水压在开口上，但刚好足以在铝被压缩之前将罐装满一点。
第3部分（共3部分）：帮助学生从实验中学习
问学生为什么压缩了罐子。 看看学生是否对罐头发生了什么想法。此时请勿确认或反驳任何想法。不要把任何想法放在一边，让学生解释他们对此的想法。 
帮助学生提出实验的各种变化。 新的实验可以尝试他们自己的想法，并要求他们在开始之前预测会发生什么。如果他们很难解决问题，可以提出以下一些建议： - 如果学生认为罐子是被水而不是真空压缩的，让他们将水完全充满一个罐子，看看它是否被压缩了。
- 使用更坚固的容器尝试相同的实验。如果物料较重，则压缩时间会更长，从而导致更多的冰水进入容器。
- 在将其放入冰水中之前，请先使其冷却。这将导致罐中有更多的空气，从而减少压缩。
解释实验背后的理论。 使用“如何工作”部分中的信息向学生解释为什么压缩罐头。询问实验结果是否与他们自己的推理相符。
尖端
- 不要将罐子掉入水中，而要用钳子将其浸没。
警示语
- 罐子和里面的水会很热。将罐子放入冷水中后，应让观众与自己保持距离，以免他人因热水飞溅而受伤。
- 年龄较大的孩子（12岁以上）可以自己执行此实验，但前提是有成人陪伴！除非有多位成年人协助，否则任何时候参与此实验的人数均不得超过1。
生活必需品
- 空的汽水罐
- 钳子足够长，可以从远处很好地固定热罐
- 炉灶，电热板或本生灯
- 配上冰冷的水
