опыты с воздухом
материал по теме

 Таинственный невидимка

Что находится внутри воздушного шарика? Почему не тонет мячик? Отчего получаются мыльные пузыри?.. Ну какого ребенка не волновали эти животрепещущие вопросы. Поймать «таинственного невидимку» помогут веселые и несложные опыты. Вам потребуются: емкости с водой, прозрачные стаканчики, резиновый напальчник, воронка, трубочки для коктейля, пластиковые бутылки, мыльный раствор (или готовый состав для мыльных пузырей), воздушные шарики, палочка длиной около 60 см., веревочка, миска с водой, мяч, резиновые перчатки.

Ищем невидимку

 Расскажите малышу, что нас окружает воздух. Он есть повсюду, но мы его не видим. Как же убедиться. что он действительно есть? Повесим посреди комнаты (например, на люстре) полоски бумаги или ленточки. От сквозняка они начнут шевелиться. Вот мы и увидели тебя, невидимка!

 Ловушка для невидимки

А можно ли поймать этого неуловимого хитреца? Оказывается – да! Сделаем ловушку из обычного полиэтиленового пакета или резиновой перчатки (так будет смешнее). Сначала широко раскроем пакет (или перчатку). Воздух, ничего не подозревая, заберется внутрь… Тут-то мы быстро закрутим края пакета и крепко-крепко перевяжем резинкой. Вон как раздулся пакет! Сразу ясно, что там что-то есть. Попался, невидимка! Ну что, отпустим его? Тогда развязываем пакет. Он сразу сдулся. Но мы-то теперь знаем, что наш невидимка все равно здесь.

Дуем, дуем, надуваем…

Попробуем задержать дыхание. Сколько мы вытерпели? Не больше нескольких минут: сразу стало как-то неприятно. Оказывается, воздух – наш большой друг, ведь мы им дышим. Чтобы убедиться, что внутри нас есть воздух, возьмем соломинку для коктейля и подуем через нее себе на ладошку. Что мы почувствовали? Как будто дует ветерок. А теперь один конец трубочки опустим стакан с водой. Когда мы дуем, в воде сразу появляются пузырьки воздуха. Но воздух нужен не только людям, но и животным и даже растениям. Осторожно срежем во время прогулки веточку и поставим в стакан с водой. На стенках стакана сразу же появились пузырьки: растение дышит…

 Кто сидит в стакане?

Опыт 1

Дайте малышу пустой стакан и спросите, есть ли в нем что-нибудь. Кроха, естественно, скажет, что нет. Тогда предложите медленно опустить стакан в миску с водой, держа его вверх дном. Почему же вода не попадает в стакан? Наверное там уже что-то есть? Что же? Правильно, воздух!

Опыт 2

Чтобы убедиться в этом еще раз, снова опустим стакан в воду, только на этот раз будем держать его не строго вертикально, а под углом, Теперь вода легко сможет проникнуть в стакан, а пузырьки воздуха выплывут на поверхность.

Опыт 3

Закрепим при помощи пластилина на дне стакана кусочек бумаги. Дайте малышу убедиться, что бумажка сухая. Повторите опыт 1 и спросите малыша, промокла ли, по его мнению, бумажка. Попросите объяснить, почему. А теперь пощупаем бумажку снова и проверим, правы ли мы были.

Опыт 4

А вот еще один, более интересный вариант того же опыта.

Возьмите деревянный брусок, кусочек пенопласта или пробку, воткните в него маленький флажок, сделанный из спички и бумажки. Пустите «кораблик» в воду.  Накройте его широкогорлой банкой, осторожно опустите банку на дно, а  затем поднимите банку на поверхность. Наш флажок остался сухим потому что в банке был воздух!

 Как пощупать воздух?

 Для этого возьмем резиновый напальчник и воронку с носиком подходящего диаметра (ее можно заменить пластиковой бутылкой с обрезанным дном. На узкий конец воронки или на горлышко бутылки наденем напальчник. Предложим малышу пощупать его, чтобы убедиться, что он пустой. Теперь свободный конец воронки или бутылки и, не наклоняя медленно погружаем в воду. Что же произошло с нашим «шариком»? Правильно он надулся! А почему? Да потому, что туда попал весь воздух из бутылки, который вытеснила вода!

Сколько весит воздух?

Нисколько! – ответит любой ребенок. Попробуем проверить. Возьмем палочку длиной около 60 см. Посередине привяжем веревочку. Надуем два шарика и привяжем их на концы палочки и подвесим палку за веревочку. Палочка висит в горизонтальном положении, значит, оба шарика весят одинаково. А теперь проткнем один из шариков иголкой.  Из шарика выйдет воздух и конец палки, к которому он привязан, поднимется вверх. Интересно, почему? Да потому, что без воздуха шарик стал легче. а что будет, если мы проколем и второй шарик? Правильно, палочка снова уравновесится!

Загадочные пузырьки

Интересно, есть ли воздух в камне? А в дереве, глине, земле…? Возьмите несколько прозрачных стаканчиков с водой в один положите камень, в другой комочек глины, в третий – деревянный брусок и т.д. Понаблюдайте, что будет. на поверхность начнут подниматься пузырьки. Значит, Воздух есть. А где его больше всего? конечно там, где больше пузырьков. предложите малышу подумать, от чего это зависит (чем плотнее материал. тем меньше в нем воздуха, чем он рыхлее, мягче – тем воздуха меньше).

Пузырьки- спасатели

Налейте в один стакан простую воду, а в другой – минеральную с газом. Попросите малыша бросить и туда, и туда бросьте  кусочки пластилина величиной с рисовые зернышки. Понаблюдайте, что произойдет: в простой воде пластилин пойдет ко дну, а в минеральной сначала утонет, а потом всплывет на поверхность. Почему так произошло? Потому что пузырьки воздуха поднимают пластилин на поверхность. Когда газ выдохнется, пластилин утонет.

Подводная лодка

Для этого опыта вам потребуется трубочка для коктейля, которую можно согнуть под углом.

 Дайте малышу стакан и емкость с водой. Спросите его, сможет ли стакан сам подняться со дна. Ну конечно же, нет! А если ему поможет воздух? Предложите юному исследователю опустить стакан в воду, так. чтобы он заполнился до краев, а затем перевернуть его в воде вверх дном. Теперь нужно подвести под стакан изогнутую трубочку и начать вдувать воздух. О, чудо! Воздух постепенно вытеснил воду из-под стакана, и он всплыл на поверхность. А почему? Правильно, потому что воздух легче воды!

Что быстрее упадет?

Дайте малышу два листа бумаги и предложите бросить один вниз ребром, а второй – горизонтально. Понаблюдайте, какой упадет быстрее. Спросите, почему лист, который бросили горизонтально, падал медленнее. Может, его кто-то поддерживал? Ну конечно же, это был наш невидимка. Под вторым листом воздуха было меньше, и он упал быстрее. Значит, воздух имеет еще и плотность и может удерживать предметы!

Реактивный шарик

А где еще может помочь наш невидимка. Дайте малышу несколько воздушных шариков разного размера.  Предложите надувать их по очереди и отпускать. Какой шарик улетел дальше всех? Тот в котором было больше воздуха! Воздух, вырываясь из горлышка, заставляет шарик двигаться вперед. Попробуйте объяснить малышу, что такой же принцип используется и в двигателях реактивных самолетов и ракет.

Соломенный буравчик

Вот он какой, наш воздух: и сильный. и плотный, а к тому же  еще и упругий. Убедиться в этом нам поможет вот такой опыт. Вам потребуются две сырые картофелины и две соломинки для коктейля. Предложить малышу взять соломинку пальцами за верхнюю часть и с размаху (примерно с десяти сантиметров) воткнуть ее в картофелину. Соломинка согнется, а воткнуться не сможет. Вторую соломинку заткнем сверху пальчиком. Размахиваемся… воткнулась!!! Почему же? Да все очень просто: ведь в соломинке остался воздух, и она стала крепкой и упругой, теперь ее просто так не согнешь!

Волшебная бутылка

Но и на этом волшебные свойства воздуха не заканчиваются! Возьмите пластиковую бутылку без пробки и положите ее в морозилку. Когда бутылка как следует остынет, попросите малыша вынуть ее из морозильника, хорошенько закрыв отверстие ладошкой. Быстро закройте отверстие монетой. А теперь наблюдайте внимательно-внимательно: монета начинает… подпрыгивать! интересно, как это получилось? Пока непонятно?

Может, нам поможет ответить на этот вопрос другой опыт

На горлышко охлажденной в морозилке бутылки быстро надеваем воздушный шарик. Опускаем бутылку в горячую воду. то же случилось с шариком? Он начал надуваться. Значит?… Ну конечно же, теплый воздух занимает больше места, чем холодный. Он нагрелся, перестал помещаться в бутылочке и начал вылезать наружу. Поэтому и монетка подпрыгивала, и шарик надувался!

Сухим из воды

В тарелку положите монетку и налейте немного воды. так чтобы монетка была полностью закрыта. Предложите малышу вынуть ее, не замочив пальцев. только как это сделать? Возьмем стакан и зажжем внутри него бумажку. Когда воздух в стакане нагреется, быстро опрокинем стакан на тарелку рядом с монеткой. Через некоторое время бумажка погаснет, воздух начнет остывать, и  вода втянется под стакан, а тарелка окажется сухой. Тогда монетку можно будет взять, не намочив пальцы. почему же так получилось? Оказывается. воздух сначала нагрелся и расширился, а когда остыл, то стал сужаться. воздух снаружи стал давить на воду сильнее, чем изнутри стакана, и вода втянулась под стакан на освободившееся место.

                                            Мыльные пузыри

Кому не нравится надувать мыльные пузыри? Нам, лично, такие чудаки не встречались. А вот кто знает, что у мыльных пузырей внутри? Нальем в тарелку мыльный раствор и подуем в него через трубочку. На наших глазах в тарелке начнет расти замок из мыльных пузырей. Легонько подуем на него: пузыри полетят. Они такие легкие, потому что внутри воздух. А из мыла получается тонкая и прочная оболочка пузыря. А теперь постараемся надуть огромный-преогромный пузырь. Дуем! Еще дуем! Вот уже какой огромный получился! Давай еще!!! Ой! Лопнул… Почему так получилось? Воздуха внутри оказалось слишком много и мыльная оболочка не выдержала.

Несколько капель глицерина, добавленные в мыльный раствор, сделают ваши пузыри незабываемыми. Hаслаждение цветом, размером и, может быть, даже вкусом.

Сделаем раствор для пузырей сами.  

Для этого подходит советское хозяйственное мыло. Hастpугайте в воду, можно даже вскипятить пpи помешивании, чтобы быстpее стpужки pаствоpились. Выдувают пузырь так: окунув трубочку в раствор и держа ее отвесно, так чтобы на конце образовалась пленка жидкости, осторожно дуют в нее. Так как пузырь наполняется при этом теплым воздухом наших легких, который легче окружающего комнатного воздуха, то выдутый пузырь тотчас же поднимается вверх.

Если удастся сразу выдуть пузырь в 10 см диаметром, то раствор годен; в противном случае прибавляют в жидкость еще мыло, до тех пор, пока можно будет выдувать пузыри указанного размера. Но этого испытания мало. Выдув пузырь, обмакивают палец в мыльный раствор и стараются пузырь проткнуть; если он не лопнет, можно приступить к опытам; если же пузырь не выдержит, надо прибавить еще немного мыла.

Производить опыты нужно медленно, осторожно, спокойно. Освещение должно быть, по возможности, яркое: иначе пузыри не покажут своих радужных переливов.

 Вот несколько занимательных опытов с пузырями.

Мыльный пузырь вокруг цветка

В тарелку или на поднос наливают мыльного раствора настолько, чтобы дно тарелки было покрыто слоем в 2-3 мм вышины; в середину кладут цветок или вазочку и накрывают стеклянной воронкой. Затем, медленно поднимая воронку, дуют в ее узкую трубочку - образуется мыльный пузырь; когда же этот пузырь достигнет достаточных размеров, наклоняютворонку, как показано на рис., высвобождая из-под нее пузырь. Тогда цветок окажется лежащим под прозрачным полукруглым колпаком из мыльной пленки, переливающейся всеми цветами радуги.Вместо цветка можно взять статуэтку, увенчав ее голову мыльным пузырьком. Для этого необходимо предварительно капнуть на голову статуэтки немного раствора, а затем, когда большой пузырь уже выдут, проткнуть его и выдуть внутри его маленький.

Несколько пузырей друг в друге

Из воронки, употребленной для описанного выше опыта, выдувают большой мыльный пузырь. Затем совершенно погружают соломинку в мыльный раствор так, чтобы только кончик ее, который придется взять в рот, остался сухим, и просовывают ее осторожно через стену первого пузыря до центра; медленно вытягивая затем соломинку обратно, не доводя ее, однако, до края, выдувают второй пузырь, заключенный в певом, в нем - третий, четвертый и т.д.Цилиндр из мыльной пленки получается между двумя проволочными кольцами. Для этого на нижнее кольцо спускают обыкновенный шарообразный пузырь, затем сверху к пузырю прикладывают смоченное второе кольцо и, поднимая его вверх, растягивают пузырь, пока он не сделается цилиндрическим. Любопытно, что если вы поднимете верхнее кольцо на высоту большую, чем длина окружности кольца, то цилиндр в одной половине сузится, в другой расширится и затем распадется на два пузыря.

Мыльные пузыри на морозе

Для опытов достаточно иметь разведенный в снеговой воде шампунь или мыло, в который добавлено небольшое количество чистого глицерина, и пластмассовую трубку от шариковой ручки. Пузыри легче выдувать в закрытом холодном помещении, так как на улице почти всегда дуют ветры. Большие пузыри легко выдуваются с помощью пластмассовой воронки для переливания жидкостей.Пузырь при медленном охлаждении переохлаждается и замерзает примерно при –7°C. Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора незначительно увеличивается при охлаждении до 0°C, а при дальнейшем охлаждении ниже 0°C уменьшается и становится равным нулю в момент замерзания. Сферическая пленка не будет сокращаться, несмотря на то, что воздух внутри пузыря сжимается. Теоретически диаметр пузыря должен уменьшаться в процессе охлаждения до 0°C, но на такую малую величину, что практически это изменение определить очень трудно.Пленка оказывается не хрупкой, какой, казалось бы, должна быть тонкая корочка льда. Если дать возможность мыльному закристаллизовавшемуся пузырю упасть на пол, он не разобьется, не превратится в звенящие осколки, как стеклянный шарик, каким украшают елку. На нем появятся вмятины, отдельные обломки закрутятся в трубочки. Пленка оказывается не хрупкой, она обнаруживает пластичность. Пластичность пленки оказывается следствием малости ее толщины.

Первые три опыта следует проводить на морозе –15...–25°C, а последний – при –3...–7°C.

Опыт 1

Вынесите баночку с мыльным раствором на сильный мороз и выдуйте пузырь. Сразу же в разных точках поверхности возникают мелкие кристаллики, которые быстро разрастаются и наконец сливаются. Как только пузырь полностью замерзнет, в его верхней части, вблизи конца трубки, образуется вмятина. Воздух в пузыре и оболочка пузыря оказываются более охлажденными в нижней части, так как в вершине пузыря находится менее охлажденная трубка. Кристаллизация распространяется снизу вверх. Менее охлажденная и более тонкая (из-за отекания раствора) верхняя часть оболочки пузыря под действием атмосферного давления прогибается. Чем сильнее охлаждается воздух внутри пузыря, тем больше становится вмятина.

Опыт 2

Опустите конец трубки в мыльный раствор, а затем выньте. На нижнем конце трубки останется столбик раствора высотой около 4 мм. Приложите конец трубки к поверхности ладони. Столбик сильно уменьшится. Теперь выдувайте пузырь до появления радужной окраски. Пузырь получился с очень тонкими стенками. Такой пузырь ведет себя на морозе своеобразно: как только он замерзает, так сразу лопается. Так что получить замерзший пузырь с очень тонкими стенками никогда не удается.Толщину стенки пузыря можно считать равной толщине мономолекулярного слоя. Кристаллизация начинается в отдельных точках поверхности пленки. Молекулы воды в этих точках должны сблизиться друг с другом и расположиться в определенном порядке. Перестройка в расположении молекул воды и сравнительно толстых пленках не приводит к нарушению связей между молекулами поды и мыла, тончайшие же пленки разрушаются.

Опыт 3

В две баночки налейте поровну мыльный раствор. В одну добавьте несколько капель чистого глицерина. Теперь из этих растворов один за другим выдуйте два приблизительно равных пузыря и положите их на стеклянную пластинку. Замерзание пузыря с глицерином протекает немного иначе, чем пузыря из раствора шампуня: задерживается начало, и само замерзание идет медленнее. Обратите внимание: замерзший пузырь из раствора шампуня сохраняется на морозе дольше, чем замерзший пузырь с глицерином.Стенки замерзшего пузыря из раствора шампуня – монолитная кристаллическая структура. Межмолекулярные связи в любом месте совершенно одинаковы и прочны, в то время как в замерзшем пузыре из того же раствора с глицерином прочные связи между молекулами воды ослаблены. Кроме того, эти связи нарушаются тепловым движением молекул глицерина, поэтому кристаллическая решетка быстро сублимируется, а значит, быстрее разрушается.

Опыт 4

На слабом морозе выдуйте пузырь. Дождитесь, пока он лопнет. Повторите опыт с тем, чтобы убедиться, что пузыри не замерзают, сколько бы их ни выдерживали на морозе. Теперь приготовьте снежинку. Выдуйте пузырь и тут же сбросьте на него сверху снежинку. Она мгновенно соскользнет вниз на дно пузыря. На том месте, где остановилась снежинка, начнется кристаллизация пленки. Наконец, весь пузырь замерзнет. Если положить пузырь на снег – он также через некоторое время замерзнет.Пузыри на слабом морозе охлаждаются медленно и при этом переохлаждаются. Снежинка является центром кристаллизации. На снегу происходит то же самое явление.