Занимательная наука: 7 экспериментов по физике и химии, которые можно поставить зимой на улице
Мороз в кружке
Что проверяем
Как происходит поглощение тепла.
Что понадобится
Железная кружка, соль, вода, блюдце, прихватка или варежки.
Как проверяем
«В кружку положите снег. В блюдце налейте немного воды, поставьте на него кружку. Затем поверх снега насыпьте 2 столовых ложки соли, перемешайте. Подождите 2 минуты и попробуйте поднять кружку — вы увидите, что блюдце примёрзло к ней. Будьте осторожны: не беритесь за кружку голыми руками, наденьте варежки или используйте прихватки, поскольку в этот момент посуда остынет до –20°!
Почему? Из-за соли температура плавления снега понизится, он начнёт быстро таять, забирая энергию у воды в блюдце. Вода же в этот момент поменяет свой порядок молекул и превратится в лёд».
Мгновенное замерзание
Что проверяем
Как происходит процесс кристаллизации.
Что понадобится
2 бутылки дистиллированной воды — она продаётся в автомагазинах или в отделе бытовой химии, мороз от –10° до –25°, кубик льда.
Как проверяем
Бутылки с чистой дистиллированной водой оставьте на ночь на морозе. Наутро вы увидите, что вода так и не замёрзла. Аккуратно возьмите одну бутылку и резко встряхните её или ударьте по ней. Вода мгновенно превратится в лёд.
Аккуратно возьмите вторую бутылку и откройте крышку. Разломайте кубик льда на небольшие кусочки и бросьте их в дистиллированную воду. Вы увидите, как пройдёт волна замерзания воды от горлышка до самого дна, словно эффект в фантастическом фильме.
«Как мы знаем, при нуле градусов вода замерзает и превращается в лёд. Однако чистая дистиллированная вода в закрытой бутылке способна не замерзать даже при –20°. Весь секрет в том, что в ней отсутствуют примеси, которые могут выступать в качестве центров кристаллизации. При внешнем вмешательстве запускается цепная реакция образования льда: каждый новый кристаллик выстраивается на поверхности предыдущего».
Соль против воды
Что проверяем
Замерзание растворов и растворителей.
Что понадобится
Две литровые пластиковые бутылки, вода, соль.
Как проверяем
«Возьмите две бутылки и заполните каждую водой наполовину. В одну из бутылок добавьте 2–3 столовых ложки соли, хорошенько перемешайте раствор. Затем вынесите бутылки на улицу, оставьте на час: обычная вода замёрзнет, а солёная нет. Закон такой: растворы замерзают при более низкой температуре, чем растворитель. Чем больше будет концентрация соли, тем ниже должна быть температура, при которой раствор замёрзнет».
Удивительные жидкости
Что проверяем
Замерзание различных жидкостей.
Что понадобится
3 пластиковых стаканчика, вода, молоко, ацетон.
Как проверяем
«Три разных жидкости налейте в пластиковые стаканчики и оставьте на морозе на ночь. Стаканчик с ацетоном обязательно накройте крышкой, так как это вещество имеет резкий запах и ядовито.
Наутро вы обнаружите, что молоко и вода замёрзли, а ацетон не изменился вовсе. Верните жидкости в тепло, и вы увидите, что при комнатной температуре молоко расслоится и, возможно, даже свернётся.
Так мы можем сделать вывод, что температура замерзания или плавления веществ зависит в первую очередь от их природы. Например, молоко — это сложная смесь жира и воды. Оно на 90% состоит из воды, поэтому легко замерзает на морозе. Но после размораживания вода и жир расслаиваются, белок разрушается и превращается в хлопья, из-за этого молоко сворачивается».
Переменчивая бутылка
Что проверяем
Зависимость объёма газа от температуры.
Что понадобится
Пластиковая бутылка с крышкой.
Как проверяем
Возьмите пустую пластиковую бутылку, плотно закройте крышкой и вынесите на мороз. Она сожмётся. Так вы увидите в действии закон Авогадро: при постоянном давлении объём газа уменьшается из-за понижения температуры. Когда вы снова зайдёте домой, бутылка вернётся в исходную форму, потому что в помещении температура повысится и газ расширится.
Куда пропал снег?
Что проверяем
Взаимосвязь плотности вещества и массы.
Что понадобится
Стакан, снег, весы.
Как проверяем
«Возьмите стакан и плотно наполните снегом до самого края. Взвесьте стакан и запишите данные. Подождите, пока снег растает. Затем сравните объём и массу получившейся жидкости с первоначальным объёмом и массой снега. Что мы увидим: объём уменьшился, но масса не изменилась. Делаем вывод, что плотность снега меньше плотности воды».
Ледяное чудо
Что проверяем
Процесс кристаллизации.
Что понадобится
25 г аптечного глицерина, 50 г шампуня или жидкого мыла, 150 мл кипячёной талой или дистиллированной воды, снег.
Как проверяем
Приготовьте мыльные пузыри, смешав глицерин, шампунь и воду. Когда температура за окном будет от –3 до –7°, выйдите на улицу и выдуйте пузырь. Вы увидите, что он не замерзает на таком слабом морозе.
Теперь выдуйте ещё один пузырь и бросьте сверху щепотку снега. Снежинки соскользнут на дно пузыря, и в этом месте начнётся кристаллизация мыльной плёнки. Также можно положить пузырь на снег — примерно через полминуты он превратится в ледяной шарик.
«Процесс кристаллизации начинается легче и быстрее, если есть „затравка“ — группа молекул, уже сцепленных определённым образом. По такому принципу, например, происходит рост кристалла в соляном растворе. В нашем случае такой затравкой служит снег — при его добавлении мыльный пузырь замерзает прежде, чем успеет лопнуть».