giovedì 14 settembre 2017

Aria 7 - La lattina schiacciata dalla mano invisibile -


Ecco un altro interessante esperimento sulla pressione dell'aria. Di solito lo presento sotto forma di una  una sfida tra gruppi all'interno della classe, in modo che ragazzi e ragazze ragionino sulle caratteristiche della pressione atmosferica.

In pratica mostro agli alunni una serie di ingredienti e precisamente:
- una lattina (vuota) di bibita
- una teglia per pizza
- una pinza per cucina (di quelle per girare le bistecche)
- ghiaccio o mattonelle refrigeranti
- una caraffa contenente acqua
- un fornello elettrico



A questo punto chiedo che idee hanno per fare in modo che, utilizzando tutti gli oggetti mostrati, la lattina venga schiacciata senza che venga toccata da mani umane.

Le soluzioni proposte spaziano nel mondo della fantasia, ma comunque, lentamente, pezzo dopo pezzo, si arriva sempre a formulare una sequenza di azioni (un alunno suggerisce un'azione,  l'animatore la conferma, un altro aggiunge - intuitivamente  - un altro pezzo, e via di seguito, in modo da arrivare ad una soluzione condivisa) che portano all'esecuzione dell'esperimento.

La sequenza corretta per far collassare la lattina è la seguente:
1. Si mette un dito d'acqua nella lattina e la si mette sopra la piastra elettrica regolata sulla massima temperatura.


2. Nel frattempo si mette un dito d'acqua anche nella teglia per pizza e si aggiunge o il ghiaccio o le piastre  refrigeranti.



 3. Quando l'acqua, all'interno della lattina, inizia a bollire vigorosamente, si afferra la lattina stessa con le pinze da cucina e la si inserisce rapidamente al centro della teglia ROVESCIANDOLA A TESTA IN GIU' ovvero con l'imboccatura a contatto con l'acqua.


4.  Dopo pochi secondi la lattina si schiaccerà su se stessa come se la mano invisibile di un mostro l'avesse afferrata.


Ma com'è possibile?
Visto che questa è una lezione sulla pressione dell'aria è certo che c'entra la pressione dell'aria, giusto? Giusto! Ma vediamo come. Quando l'acqua dentro la lattina inizia a bollire (vigorosamente, cioè «forte») il vapore comincia ad uscire dall'imboccatura. Questo vuol dire che l'aria all'interno del contenitore si sta «espandendo», ovvero tende ad occupare più spazio, e quindi una parte di essa esce dalla lattina perché non riesce a trovare spazio dentro di essa. Quando giro velocemente la lattina nell'acqua ghiacciata l'aria che si stava espandendo si contrae (ovvero inizia ad occupare meno spazio) ma siccome è immersa nell'acqua non c'è altra aria che possa entrare quindi: DENTRO LA LATTINA, in questo momento, C'E' MENO ARIA CHE FUORI DALLA LATTINA. Tradotto in termini scientifici diremo che dentro la lattina c'è meno PRESSIONE rispetto all'esterno. Quindi la pressione esterna schiaccia la lattina e la fa collassare. Incredibile vero? Ma questo non succede solo con le lattine. Capita anche con i vagoni dei treni. Alcuni anni fa una squadra di operai  fu  incaricata di ripulire un treno cisterna con le lance a vapore (strumenti simili a tubi che sparano vapore ad altissima pressione e servono per operazioni di pulizia). Bene, gli operai, diligenti, pulirono l'interno della cisterna per alcune ore, poi, finito il lavoro la chiusero ermeticamente. Come nella nostra lattina l'aria contenuta nella cisterna essendo ad alta temperatura in quel momento era espansa (occupava più spazio). Ma durante la notte la temperatura esterna scese repentinamente e quindi l'aria all'interno della cisterna diminuì di volume, e la pressione interna divenne minore di quella esterna. Risultato: alla mattina la cisterna sembrava fosse stata schiacciata dal piede di un gigante, poveri operai.


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