A kísérlet célkitűzései: A nyomás fogalmának kísérletek útján történő mélyítése. Eszközszükséglet: vákuumszivattyú vákuumbúra csengővel lufi, gyufa, mécses, alkoholmentes sör főzőpoharak (100 és 250 ml), kristályosító csésze digitális hőmérő Eszközismertető 2. ábra Elektromos csatlakozó és a bekapcsoló gomb 1. ábra Kísérleti elrendezés Kísérleteinkhez egy Rothenberger Roairvac 1.5 típusú vákuumszivattyút fogunk használni. Ez egy kétfokozatú szivattyú, melynek végvákuuma 0,025 mbar, teljesítménye 42 l/min. A szivattyú hálózati áramforrásról működik. A szivattyú oldalán található egy nyomásmérő óra és mellette a vákuumcső csatlakozási csonkja. A bekapcsoló gombot a szivattyú hátulján találjuk. A vákuumtányér és vákuumharang segítségével tudunk egy olyan térrészt létrehozni, ahol a nyomás kisebb, mint a légnyomás (10 5 Pa). A szivattyút a vákuumtányérral egy vákuumcsővel tudjuk összekötni. A tányéron található egy csap is, ezen keresztül tudunk a harangba levegőt engedni (de előtte a csövet le kell húzni a csonkról). 1. oldal
Balesetvédelmi figyelmeztetés Kísérleteid között lesz olyan is, ahol vízzel fogsz dolgozni. Figyelj arra, hogy ez a szivattyúra ne folyjon rá! 1. feladat A tányérra szerelt elektromos csengővel igazolhatjuk, hogy vákuumban (< 1 mbar) nem terjed a hang. Állítsd össze az 1. ábrán látható kísérleti elrendezést! Kapcsold be a csengőt, majd a vákuumharang elhelyezése után kezd el kiszivattyúzni a levegőt! Kb. 5 másodpercenként állítsd le a szivattyút és hallgasd meg a csengőt! Mit tapasztalsz? Tapasztalataim alapján, minél ritkább a levegő, annál... 2. feladat Most végezd el az előző kísérletet mobiltelefonnal! Helyezd el a telefonod a búra alá és ritkítsd a levegőt kb. 30 másodpercig! Kapcsold ki a szivattyút és zárd el a tányéron lévő csapot! A csatlakozó csonkról húzd le a csövet! Egy másik telefon segítségével hívd fel a búra alatt lévőt! Mit tapasztalsz?... Ez azt jelenti, hogy az elektromágneses hullámok terjedéséhez nem kell, de a hang terjedéséhez (mechanikai hullám) szükség van egy rugalmas közegre. 3. feladat Fújd fel a lufit kb. 10 cm átmérőjűre! Ezután egy 100 ml-es főzőpohárba állítsd bele a 3. ábrán látható módon! A vákuumharang elhelyezésekor figyelj arra, hogy az pontosan illeszkedjen a tömítésen! Csatlakoztasd a szivattyút a tányérhoz és kezd el kiszivattyúzni a levegőt a búra alól! Mit tapasztalsz? Mi lehet ennek a magyarázata?... 3. ábra Kísérlet lufival 2. oldal
4. feladat Öntsd félig alkoholmentes sörrel a 250 ml-es főzőpoharat! Próbáld úgy önteni a sört, hogy az jó habos legyen! Kacsold be a szivattyút! Mit tapasztalsz? Hogyan magyarázható ez?........... 4. ábra Kísérlet sörrel 5. feladat Töltsd félig a 250 ml-es főzőpoharat csapvízzel! Kapcsold be a digitális hőmérőt és mérd meg vele a víz hőmérsékletét! Ezután helyezd ezeket a búra alá és kezd el ritkítani a levegőt! Mit tapasztalsz?...... Hogyan változott e közben a víz hőmérséklete?... 5. ábra Kísérlet vízzel... Mi a jelenség magyarázata?... 3. oldal
6. feladat 6. ábra Állítsd össze a 6. ábrán látható kísérleti elrendezést! Úgy helyezd el a lombikot és a főzőpoharat, hogy azok ne zárják el a vákuumtányér kivezető nyílását! A búra elhelyezése után kapcsold be a légszivattyút! Mit tapasztalsz?... Mi a megfigyelt jelenség magyarázata?... Zárd el a csapot, majd húzd le a csonkról a csövet! Óvatosan eressz a búra a lá levegőt! Mi történik? 7. feladat 7. ábra 8. ábra 9. ábra Végezd el a fenti ábrasor szerint a kísérletet! Mi történik, ha a főzőpohárral lefeded a mécsest? Rajzold be a 9. ábrára a kísérleted végeredményét! Az előző feladat alapján próbálj magyarázatot adni a látottakra!. 4. oldal
Kísérletek vákuumszivattyúval Az ismeretek ellenőrzése: 1. Hogyan definiáljuk a nyomást? 2. Mekkora a légnyomás értéke? Hogyan változik ez, ha egy hegyre sétálunk fel? 3. Milyen tényezők befolyásolják a víz forráspontját? 4. Miért nem terjed a hang vákuumban? 5. Mi a különbség a hanghullám és az elektromágneses hullám között? 5. oldal