Газовые законы легко продемонстрировать с помощью предметов повседневного обихода. Эти связанные научные принципы описывают, как объем, давление и температура газа меняются в различных условиях, и представляют собой краеугольный камень химии и физики. Эксперимент по закону газа показывает, что происходит с одним свойством, например объемом, когда вы меняете другое, например температуру, при сохранении оставшегося неизменным. Описанные здесь эксперименты безопасны и недороги, в них не используются вредные химические вещества, только воздух и водяной пар. Те же принципы работают с любым обычным газом.
Консервная дробилка
Эксперимент с дробилкой банок демонстрирует закон Чарльза, основной принцип, согласно которому газы расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. Вам понадобится небольшая банка содовой; залейте его примерно половиной унции воды. Прокипятите банку в кастрюле с водой около минуты, и вы заметите, как пар выходит из отверстия банки с содовой. Щипцами возьмите банку и поместите ее вверх дном в таз с холодной водой. Банка сразу же раздавится. Водяной пар немедленно выходит из банки, а холодная вода конденсирует пар, оставляя внутри банку под очень низким давлением. Это происходит так быстро, что нормальное давление воздуха снаружи банки раздавливает внешнюю поверхность банки.
Воздушный шар в бутылке
Найдите пустую стеклянную бутылку, например бутылку из-под газировки, и налейте в нее около унции воды. В кастрюле с водой нагрейте бутылку, пока вода внутри не закипит. Наденьте баллон на горлышко бутылки. Когда баллон остынет, газ втянет баллон в баллон, и он начнет надуваться внутри баллона. Дело в том, что воздушный шар захватил водяной пар в бутылке, и по мере того, как он охлаждает давление наружного воздуха заменяет водяной пар, который теперь конденсируется и опорожняет внутреннюю часть бутылка. Газ расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении, делая баллон «пустым» по сравнению с внешним давлением воздуха. Баллон расширяется внутри бутылки, позволяя внешнему давлению воздуха внутрь. Этот эксперимент представляет собой еще один пример закона Чарльза.
Эксперимент по сжатию воздуха
Этот эксперимент демонстрирует мощь сжатого воздуха. Опустошите бутылку содовой и вставьте воздушный шарик. Попробуйте надуть воздушный шарик внутри бутылки. Это невозможно из-за того, что внутри бутылки сидит воздух. Когда воздушный шар надувается, он сжимает воздух в бутылке. Воздух сжимается, но и отталкивается, как пружина. Ваши легкие не могут обеспечить достаточную силу, чтобы преодолеть давление воздуха в бутылке. Этот эксперимент иллюстрирует закон Бойля, который показывает, что газ можно сжимать, хотя это непросто.