علوم نهم ، فصل ششم ( فشار و آثارآن) - جلسه چهارم

مطالب قبل را از اینجا می توانید مرور کنید.

فشار در گازها

راهنمای تدریس:

برای شروع مبحث فشار در گازها، می توانید بادکنکی را در اختیار یکی از دانش آموزان قرار دهید و بخواهید تا جایی که می تواند در آن بدمد. تغییر شکل بادکنک و احیاناً ترکیدن آن، نشان دهندة فشار هوای درون بادکنک است.
در ادامه، آزمایش کنید کتاب را با توجه به مراحلی که توضیح داده شده است انجام دهید. برای انجام این آزمایش استفاده از قوطی های فلزی، مطابق شکل زیر توصیه می شود.
 
چنانجه قوطی فلزی درب دار در اختیار نداشتید می توانید از یک بطری پلاستیکی استفاده کنید. کافی است کمی آب جوش داخل بطری بریزید و جند لحظه در آن حرکت دهید و آب را بیرون بریزید و درب بطری را محکم ببندید.
با سرد شدن جداره و هوای درون بطری، خواهید دید که بطری در هم فرو می رود(شکل زیر). دلیل این موضوع با توجه به فشار هوا به سادگی قابل توجیه است.

آزمایش پیشنهادی

وسایل لازم: لیوان شیشه ای یا پلاستیکی شفاف- ظرف محتوی آب یا آب رنگی شده
قسمت اول:
1 - برای بهتر دیده شدن نتیجه آزمایش، ابتدا یک نشانگر (مثلا درب قوطی) را مطابق شکل الف روی سطح آب قرار دهید.
2 - لیوانی را به صورت وارونه و عمود بر سطح آب مطابق شکل (ب و پ) به آرامی وارد آب کنید. خواهید
دید که نشانگر با پایین رفتن لیوان داخل آب، پایین می رود؛ یعنی آب وارد لیوان نمی شود. زیر هوای درون لیوان اجازه نمی دهد که آب وارد لیوان شود.

قسمت دوم:
3 - لیوان را مطابق شکل ت به طور افقی وارد ظرف آب کنید. به طوری که لیوان به طور کامل وارد آب شود و هوای درون آن خارج شود.
4 - آنگاه در حالی که لیوان داخل آب است به آرامی آن را بچرخانید تا به صورت قائم قرار بگیرد(شکل ث). اگر لیوان را مطابق شکل ج به طرف بالا جابه جا کنید به طوری که لبه های لیوان از آب خارج نشود،
خواهید دید که آب به طور کامل درون لیوان باقی می ماند. زیرا فشار هوا روی سطح آب درون ظرف،
اجازه نمیدهد که آب درون لیوان خارج شود.

خوب است بدانید

ستونی آب به ارتفاع حدود 10 متر می تواند فشاری معادل فشار هوا ، که برابر 100 هزار پاسکال یا 76
سانتیمتر جیوه است، ایجاد کند(شکل زیر).

پاسخ فعالیت

این فعالیت ساده به فشار هوا و اصل پاسکال مربوط می شود. وقتی دهانه بطری را با لب های خود مسدود می کنیم و در آن می دمیم فشار هوای بالای بطری افزایش می یابد. بنا بر اصل پاسکال، این افزایش فشار ، به هر اندازه ای که باشد، عیناٌ به تمام قسمت های مایع و همچنین بطری منتقل می شود. در نتیجه آب از نی خارج می شود. این آزمایش ساده، کاربردهای زیادی در وسایلی همانند آبپاش ها و سمپاش های دستی دارد که با تلمبه کار می کنند(شکل زیر).

ادامة راهنمای تدریس:

پس از انجام آزمایش، توجه دانش آموزان را به شکل 6 کتاب درسی جلب کنید که ستونی فرضی از مولکولهای هوا را نشان میدهد که هر چه با بالاتراز سطح زمین میرود، تراکم مولکولهای هوا کم می شود. چنانچه وسایل مورد نیاز برای آزمایش کنید (بررسی آثار فشار هوا 2 )را در اختیار نداشتید، میتوانید از بطری های پلاستیکی و نی استفاده کنید(شکل زیر). ولی باید توجه داشته باشید که هنگام عبور نی از درب بطری، اطراف آن به خوبی درزگیری شده باشد تا هوا از این طریق نتواند جابه جا شود.

پاسخ فکرکنید

آزمایش نشان میدهد در حالت (پ) آب سریعتر از بطری خارج میشود. زیرا با فشردن بالای بطری، فشار هوای محبوس در بالای بطری افزایش می یابد )زیرا حجم آن کاهش می یابد( و در نتیجه آب سریعتر خارج می شود.

ایجاد سوراخ در ته بطری تأثیر چندانی در زمان خروج آب از بطری ندارد. زیرا همزمان با خروج آب از درب
بطری، مقداری هوا وارد بطری می شود که کاهش فشار هوا را در بالای بطری جبران می کند. لذا ایجاد سوراخ نمیتواند تأثیر مهمی در زمان خروج آب از بطری نیمه پر ایجاد کند.

فعالیت پیشنهادی

بادکنکی را مطابق شکل الف وارد یک بطری پلاستیکی کنید و در آن را دور دهانه بطری بکشید. روزنه ای در قسمت پایین آن ایجاد کنید(شکل ب). دهانه بادکنک را به طور کامل با لب های خود بگیرید و درون بادکنک بدمید تا باد شود. پس از آنکه بادکنک به طور کامل فضای داخل بطری را در بر گرفت، روزنه را با چسب نواری به طور کامل مسدود کنید و دهان خود را از بطری جدا کنید. خواهید دید که هوای دمیده شده در بادکنک، مطابق شکل پ آن را به طور باد شده نگه می دارد. دلیل این اتفاق با توجه به فشار هوا به سادگی قابل توجیه است. وقتی درون بادکنک می دمید هوای درون بطری از طریق روزنه خارج می شود. با مسدود کردن روزنه، فشار هوا، بسیار بیشتر از فشار هوایی است که درون بطری قرار دارد و به پوسته خارجی بادکنک وارد می شود.

ادامه دارد...