Opisy doświadczeń fizycznych

Mieszanie się ciał i dyfuzja C a ł a materia zbudowana jest z atomów i cz ą steczek. Zjawisko m ieszania si ę cia ł polega na tym, ż e mniejsze atomy wype ł niaj ą wolne przestrzenie mi ę dzy wi ę kszymi atomami. Pokazali ś my przebieg tego procesu przy do ś wiadczeniu z grochem i kasz ą. Do cylindra miarowego w ł o ż yli ś my ziarna grochu, po czym wsypali ś my kasz ę. Zaznaczyli ś my poziom, nast ę pnie silnie wstrz ą sn ę li ś my cylindrem. Mniejsze ziarna kaszy wype ł ni ł y wolne przestrzenie pomi ę dzy wi ę kszymi ziarnami grochu. Zmniejszy ł a si ę obj ę to ść mieszaniny. D yfuzja to proces samorzutnego przenikania si ę (mieszania) dwóch ró ż nych, stykaj ą cych si ę ze sob ą gazów, cieczy lub cia ł sta ł ych, zachodz ą ce w wyniku ruchu cz ą steczek. Dyfuzja umo ż liwia zjawisko mieszania si ę substancji pozostaj ą cych w fazie gazowej lub ciek ł ej. Efektem wolnej, nieskr ę powanej dyfuzji w gazach i cieczach jest wyrównywanie si ę st ęż e ń wszystkich sk ł adników w ca ł ej obj ę to ś ci fazy. Pr ę dko ść poruszaj ą cych si ę cz ą steczek zale ż y od temperatury. Im wy ż sza temperatura tym szybciej poruszaj ą si ę cz ą steczki. Udowodnili ś my to w do ś wiadczeniu z nadmanganianem potasu. Przygotowali ś my dwie szklanki wody, w jednej ciecz by ł a zagotowana, w drugiej znajdowa ł a si ę zimna woda. Do zimnej szklanki wsypali ś my nadmanganian potasu, tak samo post ą pili ś my z gor ą c ą wod ą. Kolor mieszaniny szybciej si ę zmienia ł w szklance z gor ą c ą wod ą. Osi ą gni ę cie stanu równowagi nie oznacza jednak zatrzymania dyfuzji. Trwa ona nadal, tyle ż e dzi ę ki dok ł adnemu wymieszaniu si ę wszystkich sk ł adników nie prowadzi ju ż do zmian st ęż enia. Przyk ł adem tego rodzaju dyfuzji jest rozchodzenie si ę zapachów w powietrzu, któr ą przedstawili ś my w do ś wiadczeniu z dezodorantem. Rozpylili ś my dezodorant w kierunku widzów, z biegiem czasu osoby siedz ą ce dalej odczuwa ł y zapach.

Zjawisko dyfuzji

Napięcie powierzchniowe N apięcie powierzchniowe cieczy to powstawanie dodatkowych si ł dzia ł aj ą cych na powierzchni ę cieczy tak, ż e zachowuje si ę ona jak spr ęż ysta b ł ona. Aby pokaza ć, ż e ono istnieje po ł o ż yli ś my ż yletk ę na wodzie, unosi ł a si ę na niej Gdy do wody wlali ś my detergent ż yletka opad ł a na dno naczynia, poniewa ż detergent powoduje zmniejszenie napi ę cia powierzchniowego, a powierzchnia wody staje si ę bardziej rozci ą gliwa. Dzi ę ki temu mo ż emy robi ć ba ń ki mydlane.

Rozszerzalność temperaturowa ciał Rozszerzalno ść cieplna (temperaturowa) cia ł – w ł a ś ciwo ść fizyczna cia ł polegaj ą ca na zwi ę kszaniu si ę ich d ł ugo ś ci (rozszerzalno ść liniowa) lub obj ę to ś ci (rozszerzalno ść obj ę to ś ciowa) w miar ę wzrostu temperatury. Przyrz ą dem, przy u ż yciu którego mo ż emy zademonstrowa ć to zjawisko jest dylatoskop. Teraz przedstawimy pa ń stwu do ś wiadczenie dotycz ą ce rozszerzalno ś ci temperaturowej. To urz ą dzenie, które widzimy to dylatoskop. Do tego pojemnika wlewamy denaturat, a nast ę pnie podpalamy go. Jak widzimy strza ł ki podnosz ą si ę. Dzieje si ę tak, gdy ż metalowe pr ę ty pod wp ł ywem temperatury wyd ł u ż aj ą si ę podnosz ą c strza ł ki. Gdy natomiast denaturat si ę wypala temperatura maleje, co powoduje skurczanie si ę pr ę tów i opadanie strza ł ek.

Dylatoskop Dylatoskop to przyrz ą d do demonstrowania rozszerzalno ś ci liniowej cia ł sta ł ych, czyli wyd ł u ż aniu si ę cia ł sta ł ych podczas ogrzewania (wzrostu ich temperatury) i kurczeniu si ę przy studzeniu (obni ż aniu temperatury). Przyrz ą d stosowany jako przyrz ą d pokazowy w nauczaniu pocz ą tkowym fizyki.

Rozszerzalność temperaturowa ciał stałych Rozszerzalność temperaturowa ciał stałych jest zjawiskiem polegającym na wzroście objętości ciała wraz ze wzrostem temperatury. Najpierw wlewamy denaturat do pojemnika, następnie podpalamy go. I co widzimy? Otóż metalowe pręty pod wpływem temperatury rozszerzają się, co powoduje uniesienie się wskazówek. Gdy denaturat się wypali, temperatura spadnie, metalowe pręty skurczą się i wskazówki opadną.

Przykłady rozszerzalności temperaturowej ciał stałych 1. Połączenia szyn kolejowych. W zimie przy bardzo niskich temperaturach można zauważyć, że między kolejnymi szynami znajdują się szerokie odstępy. Natomiast w lecie przy wysokich temperaturach odstępy są niemal niewidoczne. 2. Stalowe konstrukcje mostów, które rozszerzają się wraz ze wzrostem temperatury.

Indukcja elektromagnetyczna Zjawisko powstawania siły elektromotorycznej w przewodniku na skutek zmian strumienia pola magnetycznego. Zmiana ta może być spowodowana zmianami pola magnetycznego lub względnym ruchem przewodnika i źródła pola magnetycznego. Zjawisko to zostało odkryte w 1831 roku przez angielskiego fizyka Michała Faradaya. Jeżeli w środku cewki (zwojnicy) będziemy poruszać magnes, w cewce będzie indukować się prąd elektryczny. - podczas zbliżania magnesu do zwojnicy powstawał w niej prąd elektryczny, - gdy magnes oddalał się od zwojnicy rónież powstawał w niej prąd, przy czym w tej sytuacji miał kierunek przeciwny, - gdy magnes leżał nieruchomo obok zwojnicy, to prąd w zwojnicy nie płynął - zbliżanie magnesu biegunem przeciwnym powoduje powstanie prądu o kierunku przeciwnym

Powstanie prądu indukcyjnego

Lampa plazmowa Lampa plazmowa to lampa w której czynnikiem świecącym, przetwarzającym energię elektryczną na promieniowanie widzialne, jest substancja (materia) wzbudzona do stanu plazmy. Lampa siarkowa – lampa plazmowa ze świecącą siarką ma charakterystykę widmową najbardziej zbliżoną do światła słonecznego. Siarkę rozgrzewa się w lampie przy pomocy mikrofal. Do rozpraszania (propagacji) uzyskanego światła wykorzystuje się układ luster (deflektorów) lub system światłowodów.

Kula Plazmowa Czasami mianem lampy plazmowej określa się urządzenie z charakterystyczną szklaną kulą - kulę plazmową, wypełnioną helem lub argonem względnie innymi mieszankami gazów, w której wiją się losowo wstęgi wyładowań. Wyładowania te to elektrony dążące do uziemienia się, stąd też jeśli dotknie się takiej kuli przez ciało ludzkie przepływa prąd, a wstęgi skupiają się tworząc jedną, silną wstęgę.

Kula Plazmowa

Zjawisko elektryzowania Zjawisko elektryzowania ciał to proces przekazywania im ładunku. Polega on na dodaniu lub odebraniu elektronów z tego ciała. Wyróżniamy trzy sposoby elektryzowania: przez tarcie dotyk i indukcję.

Generator Van de Graffa Prosty generator Van de Graffa składa się z elektrody w kształcie czaszy gromadzącej ładunek elektryczny oraz układu przenoszącego ładunek elektryczny na elektrodę. Układ ten jest pasem transmisyjnym wykonanym z materiału izolującego. Przechodzi on przez szczotkę, która go elektryzuje poprzez tarcie. Ładunki są mechaniczne przenoszone przez pas, dzięki temu uzyskujemy napięcie ładunków elektrycznych na elektrodzie.

Generator Van de Graffa

Przekrój przez generator Van de Graffa

Zjawisko odrzutu Przyczepiliśmy do słomki, przez którą przechodził sznurek przywiązany do dwóch krzeseł, balon. Po napompowaniu puściliśmy go, wtedy słomka poleciała w przeciwnym kierunku niż powietrze wyrzucane z balonu. Obserwowane zjawisko nazywa się zjawiskiem odrzutu, czyli z taka samą siła, z jaką powietrze wyrzucane jest z balonu słomka odrzucana jest w przeciwną stronę. Zjawisko wykorzystuje się przy działaniu silników odrzutowych.

Nurek Kartezjusza Nurek pływa we wodzie w zamkniętej butelce, tuż pod jej powierzchnią. Nie tonie, ponieważ siła wyporu wody jest większa od ciężaru nurka. Gdy jednak na butelkę podziałamy dodatkową siłą, ściskając ją w rękach,, nurek zaczyna nurkować. Może zanurzyć się na pewną głębokość, a nawet może spuścić się do samego dna butelki jeżeli jest ona wystarczająco mocno ściśnięta. Dlaczego, po naciśnięciu butelki nurek tonie? Czy zwiększa się jego ciężar, czy też maleje siła wyporu skierowana ku górze. Naciskają butelkę wywieramy pewne ciśnienie na wodę, które przenosi się na nurka, co widać w przymocowanej z tyłu do nurka rurce. Woda wchodzi do rurki w której jest powietrze. Gdy naciskamy butelkę, woda ściska powietrze, działając jak wodny tłok: powoduje że ciężar nurka zwiększa się, bo woda z nurkiem opada na dno, ale także zmniejsza się siła wyporu cieczy, która wynosi tyle, ile ciężar wypartej przez nurka wody, w myśl prawa Archimedesa. Mniej wypartej wody przy naciśnięciu butelki, a więc mniejsza siła wyporu. nurek tonie ale gdy tylko przestajemy naciskać butelkę, sprężone powietrze wypycha wodę i nurek znów jest lżejszy, wypływa do góry.

Zegar jodowy Reakcja Harcourta (zegar jodowy) - reakcja zegarowa Cały mechanizm polega na tym, że w roztworze zachodzą dwie równoległe reakcje. redukcja jodu kwasem askorbinowym (przy dodawaniu roztworu kwasu askorbinowego do jodyny): reakcja wody utlenionej z jonami jodkowymi Reakcja zachodzi dopiero wówczas, gdy w roztworze wyczerpie się nadmiar kwasu askorbinowego jako środka redukującego jod do jodków (stąd opóźnienie reakcji), więc po wyczerpaniu nadmiaru kwasu askorbinowego zachodzi reakcja: Wydziela się wolny jod, który natychmiast reaguje ze skrobią dając granatowo-czarne zabarwienie roztworu. kwas askorbinowy kwas dehydroaskorbinowy

Czary mary z wodą Paląca się świeczka zużywa tlen. Gdy przykryjemy świeczkę będącą w wodzie naczyniem, po chwili gaśnie, ponieważ zabrakło potrzebnego gazu. Miejsce tlenu zajmuje podwyższony poziom wody w naczyniu, w którym jest świeczka.