Zrak – tlak zraka i strujanje zraka

Opis: Korištenjem informacijsko – komunikacijske tehnologije učenici će upoznati pojave vezane za atmosferski tlak i strujanje zraka. Pokusom će uočiti da je zrak tijelo koje zauzima prostor. Uočit će koliko je jak tlak zraka i kako strujanjem zraka objasniti svakodnevne pojave.

Uvod

Pogledajte fotografije Zemlje iz svemira. Slika je potpuno drukčija u odnosu na ostale planete. I ne samo slika već i sastav atmosfere koja ih okružuje. Primjerice, Venera, planeta veličine poput Zemlje okružena je gustim oblacima u kojima je raspršena sumporna kiselina, površina joj je toliko vruća da može rastaliti olovo, što je posljedica velike količine ugljikovog dioksida (efekt staklenika) i dr.

I ostale planete po uvjetima potrebnih za život ne mogu se mjeriti s našom planetom. Možemo reći da je naša atmosfera jedinstvena po svom sastavu.

Svakodnevno pratimo izvješća meteorologa o promjenama u atmosferi (temperatura, relativna vlažnost, tlak zraka, smjer i brzina vjetra) koje utječu na prognozu vremena, ali sve češće saznajemo i o onečišćenjima i potrebi sprječavanja istih. Zrak, plinoviti omotač kojeg nazivamo Zemljinom atmosferom, jedinstven je, ali se i mijenja utjecajem čovjeka.

Pretraživanjem mrežnih stranica proučite povijesni razvoj meteorologije. Potražite kako su veliki kemičari poput Johna Daltona i Roberta Boylea pridonijeli razvoju meteorologije.

Istražite podatke o vremenu i klimi mjesta u kojemu živite.

Zrak, iako ga ne vidimo, zauzima prostor. Masa metra vode ima 1000 kg, a masa kubnog metra zraka ima 1,2 kg. Težina zraka na Zemljinoj površini stvara atmosferski tlak. Poslušate li dnevnu prognozu, čut ćete da atmosferski tlak iznosi oko 1000 hPa (hektopaskala), što je jednako 1000 · 100 Pa = 100 000 Pa.
Idući u visinu, tlak zraka pada. Na vrhu Himalaje tlak zraka je tri puta manji od tlaka na morskoj razini.

Dokažimo pokusima svojstva zraka

Jednostavnim pokusima koje možete načiniti kod kuće istražite kakva je veza između temperature, gustoće i tlaka zraka. Svaki pokus fotografirajte. Načinjenje fotografije upotrijebite za izradu prezentacije kojom ćete izvjestiti vaše suučenike o rezultatima eksperimentalnoga rada i donesenim zaključcima. Prezentaciju načinite u nekom od alata za izradu prezentacija, a koji su vam opisani na stranicama CARNETova e-Laboratorija.

BALON U BOCI

Pribor i materijal za rad: plastična boca, igla, balon, ljepljiva vrpca
Postupak:
1. Navucite balon navrh boce tako da je u cijelosti unutar boce.

2. Uzmite bocu u ruku i pokušajte napuhati balon. Objasnite zašto se balon ne može napuhati.

3. Probijte iglicom dno boce i napušite balon. Objasnite zašto se balon mogao napuhati.

4. Napušite balon i zalijepite ljepljivom vrpcom rupicu na dnu boce. Objasnite zašto se balon nije ispuhao.

5. Što će se dogoditi ako balon napunimo do vrha vodom i naglo odlijepimo ljepljivu vrpcu?

Zaključak:

Kada boca nije probušena, balon ne možemo napuhati jer je u njemu zrak.
Kada probušimo rupicu na boci i ponovno pokušamo napuhati balon, balon potiskuje zrak kroz rupicu pa ga je moguće napuhati, no kada ga odmaknemo od usta on se ispuše jer zrak kroz rupicu potiskuje zrak u balonu.
Ako napušemo balon i zalijepimo rupicu, balon ostaje napuhan unutar boce jer ga sada ništa ne potiskuje, zrak ne prolazi kroz rupicu.
Ako ga ispunimo vodom do vrha i naglo odlijepimo ljepljivu vrpcu, zrak potiskuje vodu iz balona i nastaje vodoskok.

STRUJANJE ZRAKA

Pribor i materijal za rad: fen, loptica za stolni tenis, kartonski tuljac, komadić stiropora, plastična boca

Postupak:
1. Uključite fen i usmjerite ga prema gore.

2. Lopticu postavite iznad otvora fena da lebdi.

3. Iznad loptice postavite kartonski tuljac.
Zašto loptica lebdi? Što se događa s lopticom kada prođe kroz kartonski tuljac?

4. Kuglicu od stiropora stavite na rub boce koja je postavljena vodoravno.

5. Snažno puhnite u otvor boce.
Zašto kuglica ne ulazi u bocu kad pušemo? Što se nalazi u boci?

Zaključak:

Loptica lebdi nad otvorom fena u struji zraka jer se oko nje stvara zračni vrtlog. Kada postavimo kartonski tuljac iznad nje, vrtlog nestane i ona ubrza jer prolazi kroz uski otvor. Kad puhnemo u bocu s lopticom, ispred boce nastaje podtlak pa zrak iz boce izgura lopticu van.

IZRADITE FONTANU

Pribor i materijal za rad: veća plastična posuda, plastična boca, slamčica, plastelin, balon

Postupak:
1. Napušite balon i navucite ga na bocu s vanjske strane. Zabilježite što opažate. Obrazložite zašto je balon ostao napuhan.

2. Skinite balon i probušite rupicu veličine širine slamke. Ponovno napušite balon i stavite ga na grlo boce.
Obrazložite zašto se balon ispuhao.

3. Skinite balon s boce. Provucite slamku kroz rupicu na boci pa pomoću plastelina učvrstite slamku i dobro zabrtvite rupicu. Ulijte vode u bocu d razine visine slamke s vanjske strane. Napušte balon i stavite ga na grlo boce.

Opište što se događa. Objasnite zašto voda izlazi kroz slamčicu.

Odgovori na pitanja:
1. Kada napuhani balon stavimo na bocu bez rupice zrak iz balona nema gdje ”pobjeći” zato što je i bova ispunjena zrakom.
2. Kada probušimo rupicu na boci balon će se ispuhnuti jer zrak iz boce bježi kroz rupicu vani.
3. Kada je boca do slamčice napunjena vodom i na nju stavimo napuhani balon, zrk iz balona potiskuje vodu kroz slamku vani, voda izlazi i nastaje vodoskok.