作者:
Joan Hall
创建日期:
2 二月 2021
更新日期:
28 六月 2024
内容
只需一个热源和一个水容器，您就可以将铝制柠檬水罐压平。这是某些科学原理（包括气压和真空概念）的绝佳视觉演示。实验可以由教师或高中生在他们的指导下作为实验进行。
脚步
第 1 部分（共 3 部分）：如何压平铝制柠檬水罐
1 将一些水倒入一个空的铝罐中。 冲洗干净，在底部留下大约 15-30 毫升（1-2 茶匙）的水。如果您没有量匙，只需用水盖住铝罐底部即可。 
2 准备一碗冰水。 用冷水和冰块或冰箱中储存的水填充容器。建议取一个足够深的碗以适合整个罐子 - 这样会更容易进行实验 - 但这不是必需的。透过透明碗观察罐子的压扁会更方便。 
3 寻找保护性焊接护目镜和钳子。 在这个实验中，你将加热一个铝罐，直到里面的水沸腾，然后快速转移它。所有观察者和实验者都应佩戴安全护目镜，以防热水溅入他们的眼睛。您还需要用钳子夹住罐子，以免烫伤自己，然后将其倒置在一碗冰水中。练习用钳子夹住罐子，直到您可以舒服地握住它为止。 - 仅在成人监督下继续。
4 在炉子上加热罐子。 将铝罐倒置在燃烧器上，然后打开小火或加热。让水沸腾，让它沸腾并释放蒸汽约 30 秒。 - 如果您发现异味或金属气味，请立即进行下一步。水可能已经沸腾了，或者热量可能过高，以至于油漆或铝开始熔化。
- 如果铝罐不能正确安装在燃烧器上，请使用电炉或用耐热钳将罐放在火上。
5 用钳子将热罐倒置放入冷水中。 手掌朝上握住钳子。拿一个带钳子的罐子，迅速把它倒在一碗冷水上，然后浸入其中。 - 准备好听到很大的噪音，因为罐子会很快变平！
第 2 部分（共 3 部分）：工作原理
1 找出什么是气压。 当您处于海平面时，空气会对我们和任何其他物体施加 101 kPa（千帕）（1 kg/cm2）的压力。而且一般情况下，这足以让罐子自己压扁，甚至压扁一个人！但这不会发生，因为罐子里的空气（或我们体内的物质）被同样的力向外挤压，空气压力似乎为零，因为它从四面八方均匀地压在我们身上. 
2 找出当你加热一罐水时会发生什么。 当罐子里的水沸腾时，你可以看到它是如何开始以小水滴的形式“流动”到空气中的——我们称之为蒸汽。一些空气此时被推出罐头，为不断扩大的水滴云腾出空间。 - 尽管罐子失去了一些空气，但它仍然没有变平，因为蒸汽现在取代了置换的空气，它也从内部挤压。
- 一般来说，液体或气体加热得越多，它膨胀得越多。如果它在密闭容器中且不能膨胀，则压力会增加。
3 了解罐头如何变平。 当罐头倒在冷水中时，情况会发生两个方向的变化。首先，罐子被剥夺了空气通路，因为孔被水堵住了。其次，罐内的蒸汽冷却得很快。水蒸气被压缩到原来的体积——罐子底部的少量水。突然间，罐子里的大部分空间什么都没有——那里甚至没有空气！一直压在罐子外面的空气不再有来自内部的阻力，所以它向内压扁了罐子。 - 一个空无一物的空间叫做 真空.
4 实验过程中仔细观察罐子，发现另一个效果。 罐子内出现真空或空的空间除了会使罐子变平之外还有另一个后果。将罐子浸入水中和取出时，请仔细观察罐子。您将能够注意到少量水是如何被吸入罐中然后再次流出的。这是因为水压在罐子的开口上，但这种压力仅足以在铝罐变平之前填充铝罐内部的一小部分空间。
第 3 部分（共 3 部分）：帮助学生通过实验学习
1 问学生为什么罐子是扁平的。 看看他们有没有这方面的想法。在此阶段不要确认或否认任何答案。认识每个想法，并要求学生解释他们的思路。 
2 帮助学生选择解释实验的选项。 请他们提出新的实验来测试他们的想法。在开始新的实验之前，问问他们认为在这个过程中会发生什么。如果他们发现很难获得新的体验，请前来救援。以下是一些您可能会觉得有用的选项： - 如果学生认为是罐子里的水（而不是蒸汽）压扁了罐子，让他们把整个罐子装满水，看看它是否变形。
- 用更硬的容器尝试相同的实验。更坚固的材料会变平的时间更长，让冰水有时间填充容器。
- 在将其浸入冰水中之前，尝试让罐子稍微冷却。结果将是罐中更多的空气和更少的变形。
3 解释实验背后的理论。 使用“工作原理”部分中的信息来帮助学生理解罐子被压扁的原因。询问他们的解释是否与他们自己实验的想法相符。
提示
- 用钳子将罐子浸入水中，不要掉落。
警告
- 罐子和里面的水会很热。当罐子浸入水中时，让实验参与者站在你身后，这样他们就不会受到突然喷出的热水的伤害。
- 12岁以上的儿童可以自己进行实验，但 只要 在大人的监督下！永远不要让一个以上的人同时进行一项实验，除非有多个领导者。
你需要什么
- 空的铝柠檬水罐
- 钳子足够大，可以舒适地夹住热罐子
- 燃气或电炉或本生灯
- 一碗冷水
