Inhalt

• Schreiten
• Teil 1 von 3: Eine Dose zerkleinern
• Teil 2 von 3: Wie es funktioniert
• Teil 3 von 3: Den Schülern helfen, aus dem Experiment zu lernen
• Tipps
• Warnungen
• Notwendigkeiten

Sie können eine Getränkedose nur mit einer Wärmequelle und einer Schüssel Wasser komprimieren. Dies ist eine großartige Demonstration einer Reihe physikalischer Prinzipien, einschließlich des Luftdrucks und des Konzepts eines Vakuums. Das Experiment kann von einem Lehrer als Demonstration oder unter Aufsicht von Schülern durchgeführt werden.

Schreiten

Teil 1 von 3: Eine Dose zerkleinern

1. Geben Sie etwas Wasser in eine leere Getränkedose. Spülen Sie die Dose mit etwas Wasser ab und geben Sie dann etwa 15–30 ml (1–2 EL) Wasser in die Dose. Wenn Sie keine Schaufel haben, geben Sie einfach genug Wasser in die Dose, um den Boden zu bedecken.
2. Bereiten Sie eine Schüssel mit Eiswasser vor. Füllen Sie eine Schüssel mit kaltem Wasser und Eis oder mit Wasser, das im Kühlschrank gekühlt wurde. Verwenden Sie dazu eine Schüssel, die tief genug ist, um das Experiment durchzuführen. Dies ist jedoch nicht erforderlich. Eine klare Schüssel erleichtert das Erkennen der komprimierten Dose.
3. Setzen Sie eine Schutzbrille auf und verwenden Sie eine Zange. In diesem Experiment erhitzen Sie eine Dose, bis das Wasser in der Dose kocht, und tauchen die Dose dann unter Wasser. Jeder in der Nähe sollte eine Schutzbrille tragen, falls heißes Wasser aufspritzt. Sie benötigen auch eine Zange, um die Dose aufzunehmen, ohne sich zu verbrennen, und sie ins Wasser zu tauchen. Üben Sie einige Male, die Dose aufzuheben, um sicherzustellen, dass Sie einen festen Griff haben.
   • Fahren Sie nur unter Aufsicht eines Erwachsenen fort.
4. Die Dose auf dem Herd erhitzen. Stellen Sie die Dose aufrecht auf einen kleinen Brenner und stellen Sie die Hitze auf niedrig. Das Wasser zum Kochen bringen und ca. 30 Sekunden kochen lassen.
   • Wenn Sie etwas Seltsames oder Metallisches riechen, fahren Sie mit dem nächsten Teil fort. Das Wasser ist möglicherweise trocken gekocht, oder Sie haben die Hitze zu hoch eingestellt, wodurch Tinte oder Aluminium in der Dose schmelzen.
   • Wenn Ihr Ofen keinen Boden für eine Dose hat, verwenden Sie eine Kochplatte oder eine Zange mit einem hitzebeständigen Griff, um die Dose über dem Feuer zu halten.
5. Drehen Sie die Dose mit der Zange im kalten Wasser um. Halten Sie die Zange mit den Handflächen nach oben. Verwenden Sie die Zange, um die Dose aufzunehmen, drehen Sie sie dann schnell über das kalte Wasser und tauchen Sie die Dose in die Schüssel.
   • Seien Sie nicht beunruhigt, denn das Komprimieren der Dose kann viel Lärm verursachen!

Teil 2 von 3: Wie es funktioniert

1. Luftdruck. Die Luft um Sie herum drückt von allen Seiten mit einem Druck von 101 kPa auf Meereshöhe gegen Ihren Körper. Dies allein reicht aus, um eine Dose oder sogar Sie und mich zusammenzudrücken! Dies geschieht nicht, weil die Luft in der Dose (oder das Material in Ihrem Körper) mit dem gleichen Druck herausgedrückt wird und weil sich der Luftdruck von selbst aufhebt, weil er aus allen Winkeln mit dem gleichen Druck auf ein Objekt einwirkt .
2. Was passiert, wenn Sie die Dose mit Wasser erhitzen? Wenn das Wasser in der Dose kocht, können Sie sehen, dass sich Dampf bildet. Dadurch wird ein Teil der Luft in der Dose herausgedrückt, um Platz für die wachsende Wolke von Wassertropfen zu schaffen.
   • Obwohl die Dose jetzt weniger Luft im Inneren hat, wird sie noch nicht komprimiert, da der Wasserdampf den Platz der Luft eingenommen hat.
   • Im Allgemeinen dehnt sich eine Flüssigkeit oder ein Gas umso mehr aus, je mehr sie erhitzt wird. Wenn es sich um einen geschlossenen Behälter handelt, steigt der Druck weiter an, da die Luft nicht entweichen kann.
3. Warum die Dose komprimiert ist. Wenn die Dose auf den Kopf gestellt wird, ändert sich die Situation auf zwei Arten. Erstens kann keine Luft mehr in die Dose strömen, da der Eingang durch Wasser blockiert ist. Zweitens kühlt der Wasserdampf in der Dose schnell ab und nimmt daher weniger Platz ein und kehrt schließlich in den Ausgangszustand zurück, das kleine Stück Wasser, das wir zuerst in die Dose geben. Plötzlich ist der größte Teil des Raums in der Dose nicht mehr von Luft besetzt, sondern zu einem Vakuum geworden! Die Luft, die von außen auf die Dose drückt, wird jetzt nicht mehr kompensiert, was zum Versagen der Dose führt.
   • Ein Raum, in dem keine Luft ist, wird als einer bezeichnet Vakuum.
4. Schauen Sie sich die Dose genau an, um einen weiteren Effekt des Experiments zu sehen. Das Verhindern eines Vakuums in der Dose hat neben dem Komprimieren der Dose noch einen weiteren Effekt. Achten Sie genau auf die Dose, wenn sie unter Wasser gestellt wird. Sie werden sehen, wie eine kleine Menge Wasser in die Dose gesaugt wird und dann wieder heraus tropft. Dies liegt daran, dass das Wasser gegen die Öffnung drückt, aber gerade hart genug ist, um die Dose ein wenig zu füllen, bevor das Aluminium komprimiert wird.

Teil 3 von 3: Den Schülern helfen, aus dem Experiment zu lernen

1. Fragen Sie die Schüler, warum die Dose komprimiert wird. Sehen Sie, ob die Schüler eine Vorstellung davon haben, was mit der Dose passiert ist. Bestätigen oder widerlegen Sie an dieser Stelle keine der Ideen. Legen Sie keine Idee beiseite und lassen Sie die Schüler erklären, wie sie darüber gedacht haben.
2. Helfen Sie den Schülern, Variationen des Experiments zu finden. Neue Experimente, um ihre eigenen Ideen auszuprobieren und sie zu bitten, vorherzusagen, was passieren wird, bevor sie anfangen. Wenn es ihnen schwer fällt, sich etwas auszudenken, sind hier einige mögliche Variationen zu empfehlen:
   • Wenn ein Schüler glaubt, dass die Dose durch das Wasser und nicht durch das Vakuum komprimiert wird, lassen Sie ihn eine Dose vollständig mit Wasser füllen und prüfen, ob sie komprimiert ist.
   • Versuchen Sie das gleiche Experiment mit einem stabileren Behälter. Wenn das Material schwerer ist, dauert das Komprimieren länger, wodurch mehr Eiswasser in den Behälter gelangt.
   • Lassen Sie die Dose abkühlen, bevor Sie sie ins Eiswasser stellen. Dies führt zu mehr Luft in der Dose, wodurch die Kompression verringert wird.
3. Erklären Sie die Theorie hinter dem Experiment. Verwenden Sie die Informationen im Abschnitt Funktionsweise, um den Schülern zu erklären, warum die Dose komprimiert ist. Fragen Sie, ob das Ergebnis des Experiments mit ihrer eigenen Argumentation übereinstimmt.

Tipps

• Lassen Sie die Dose nicht ins Wasser fallen, sondern tauchen Sie sie mit der Zange ein.

Warnungen

• Die Dose und das Wasser darin werden sehr heiß sein. Sobald Sie die Dose in das kalte Wasser stellen, lassen Sie die Zuschauer sich distanzieren, um zu vermeiden, dass jemand durch Spritzer von heißem Wasser verletzt wird.
• Ältere Kinder (12+) können dieses Experiment selbst durchführen, aber nur, wenn ein Erwachsener zur Aufsicht da ist! Es sollte nicht mehr als eine Person gleichzeitig an diesem Experiment teilnehmen, es sei denn, es stehen mehrere Erwachsene zur Verfügung.

Notwendigkeiten

• Leere Getränkedosen
• Zangen lang genug, um die heißen Dosen aus der Ferne gut zu halten
• Kochfeld, Kochplatte oder Bunsenbrenner
• Komm mit eiskaltem Wasser