Jocs d’aire

OBJECTIUS

1. Constatar que l’aire té massa.
2. Corroborar que l’aire exerceix pressió en totes direccions.
3. Comprovar que l’aire ocupa tot l’espai que no és ocupat per una altra matèria.
4. Entendre els processos de dilatació / compressió de l’aire en base a la teoria cineticomolecular.

MATERIAL UTILITZAT

– Globus.
– Balança electrònica.
– Got d’aigua o tub d’assaig.
– Paper satinat.
– Llauna de refresc buida.
– Ampolla de plàstic (d’aigua mineral o refresc).
– Berbequí o tornavís punxegut.
– Pinces de barbacoa.
– Escalfador.
– Recipient gran amb aigua freda (serveix un cristal·litzador i s’hi pot posar gel).
– Ulleres de protecció.
– Espelma.
– Plat.
– Encenedor.
– Aigua.

PROTOCOL

Mira’t el dit índex a la distància d’un pam del teu nas. Què hi ha al mig? Ara passa l’altra mà repetidament entre el dit i el nas. Encara creus que no hi havia res entremig? L’aire omple tot l’espai entre nosaltres i els objectes que ens envolten, i no deixa cap espai buit, però només el notem quan el fem vibrar.

En aquesta pràctica farem diverses experiències que ens demostraran que l’aire ho ocupa tot, que té pes i que exerceix pressió sobre qualsevol superfície.

L’aire pesa

Mira el següent recipient. Què conté a dins? i si l’obres? Si pesem el recipient obert i el tornem a pesar tancat, el pes serà el mateix, perquè en tots dos casos hi ha aire al seu interior.

1) Agafa un globus desinflat i pesa’l a la balança electrònica. Què és el que estàs pesant? Anota el pes indicat a la balança.

2) Infla el globus al màxim i fes-hi un nús perquè l’aire no s’escapi. Torna’l a pesar. Què és el que estàs pesant? Anota el pes indicat a la balança.

3) Quant pesa l’aire que hi ha a l’interior del globus?

L’aire exerceix pressió

Has intentat mai treure l’èmbol d’una xeringa tapant el forat amb el dit? No és gens fàcil, a no ser que entri aire per l’èmbol o pel forat de la xeringa, perquè quan estires l’èmbol el que fas és pretendre crear un espai sense matèria, el buit. A part que el buit absolut no existeix ni tan sols a l’espai exterior, tota la pressió de l’aire de l’atmosfera que envolta la xeringa i les teves mans empeny en contra de les teves pretensions.

4) Omple un got d’aigua fins a dalt de tot (pots utilitzar també un tub d’assaig).

5) Tapa el got o el tub d’assaig amb el paper satinat (prèviament retalla el paper formant un quadrat que sobrepassi un centímetre aproximadament els marges del recipient).

6) Aguanta el paper amb la mà o amb el dit (depèn de si has agafat un got o un tub d’assaig) i amb un gir ràpid i segur gira el got i treu la mà.

7) Què succeeix? Descriu i interpreta el fenomen de manera detallada i raonada.

L’aire ocupa tot l’espai

Abans has pogut inflar el globus. Has agafat aire de l’entorn amb els pulmons i l’has introduït a dins del globus sense massa esforç.

8) Introdueix el globus dins l’ampolla de plàstic i fixa’l a la boca de l’ampolla doblegant cap a fora la goma del globus (si cal reforça la fixació amb una goma elàstica).

9) Infla el globus.

10) Què succeeix? Descriu i interpreta el fenomen de manera detallada i raonada.

11) Practica un petit forat amb un berbiquí o tornavís a l’ampolla (a la seva part inferior, al costat).

12) Infla el globus.

13) Què succeeix? Descriu i interpreta el fenomen de manera detallada i raonada.

14) Amb el globus inflat, tapa el forat practicat a l’ampolla.

15) Què succeeix? Descriu i interpreta el fenomen de manera detallada i raonada.

L’aire es dilata i es contrau

Un globus aerostàtic és essencialment una bossa amb aire calent al seu interior.  Els cremadors escalfen l’aire, que es dilata i tendeix a pujar perquè la seva massa és inferior a la de l’aire que envolta el globus (a dins del globus hi ha moltes menys partícules d’aire que a l’exterior, però ocupen el mateix volum).

16) Agafa la llauna de refresc amb les pinces i gira-la de forma ràpida. Repeteix l’acció diverses vegades a mode d’entrenament amb l’objectiu que aprenguis a fer-ho amb seguretat quan la llauna estigui molt calenta.

17) Prepara un recipient amb aigua ben freda, que és on hauràs d’introduir la llauna calenta, i encén al costat l’escalfador.

18) Posa una mica d’aigua dins la llauna i situa-la a l’escalfador fins que l’aigua bulli i surti el vapor d’aigua. Amb les ulleres de protecció i amb molta precaució, agafa la llauna amb les pinces i amb un gir ràpid introdueix la llauna invertida dins de l’aigua, amb l’obertura cap abaix.

19) Què succeeix? Descriu i interpreta el fenomen de manera detallada i raonada.

I ara què?

En els quatre experiments anteriors has pogut comprovar que l’aire pesa, que exerceix pressió, que ocupa tot l’espai disponible, que es dilata i es contrau amb la temperatura…

Ara se’t proposa desenvolupar una experiència a partir de la qual has de ser capaç de descriure i d’interpretar tots els fenòmens que s’hi produeixen:

20) Posa l’espelma sobre el plat i omple el plat d’aigua fins a quasi el límit superior de l’espelma.

21) Encén l’espelma.

22) Tapa l’espelma amb el got i observa amb atenció.

23) Descriu i interpreta tots els fenòmens de manera detallada i raonada.