אצטון להסרת לק יכול לנפח בלונים בשיטה פשוטה, המשתמשת בהבדלי הנפח בין נוזלים לגזים. הניסוי מחייב השגחה של אדם מבוגר!

ציוד:

  • בלון
  • אצטון
  • קערה
  • מים רותחים (זהירות!)
  • כף
     

מהלך הניסוי

את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:

הסבר

הניסוי מתבסס על העובדה שכל חומר בעולם, שמשנה את מצב הצבירה שלו מנוזל לגז, משנה גם את הנפח שלו במידה ניכרת: הגז תופס נפח גדול בהרבה מנוזל הנמצא באותם תנאים של לחץ וטמפרטורה. כמה גדול השינוי בנפח? – ניקח מים כדוגמה: כפית אחת של מים מכילה כ-5 סמ"ק. אם נחמם את המים ל-100 מעלות, כלומר נרתיח את המים ונהפוך אותם לאדים, הנפח שלהם יהיה כ-8.5 ליטר (אפשר למדוד את זה בניסוי מדעי באמצעות בלון גדול).

8.5 ליטר הם 8,500 סמ"ק, כלומר במעבר מנוזל לגז, נפח המים גדל פי- 1,700 !

זה סדר הגודל עבור כל החומרים בעולם. כלומר, הנפח גדל בסדר גודל של כמה מאות במעבר מנוזל לגז.

אז למה לא השתמשנו במים בניסוי? – בגלל שטמפרטורת הרתיחה של מים גבוהה יחסית, 100 מעלות צלזיוס, וקשה להגיע אליה בלי חימום משמעותי.

למזלנו, לחומרים שונים יש טמפרטורת רתיחה שונה, ואפשר למצוא גם חומרים שטמפרטורת הרתיחה שלהם נמוכה יותר, וקל יותר לעבוד איתם. בניסוי הנוכחי בחרנו להשתמש באצטון, שטמפרטורת הרתיחה שלו 56 מעלות צלזיוס. בתוך אמצעי חימום השתמשנו בקערה עם מים רותחים (מים רותחים כאמור בטמפרטורה של 100 מעלות, סביר שבקערה הם מתקררים ל-90 מעלות בערך).

כיוון שהאצטון בבלון מחומם לטמפרטורה גבוהה מ-56 מעלות הוא רותח בתוך הבלון, כלומר הופך לאצטון גזי, והגז הזה הוא שמנפח עבורנו את הבלון: במעבר מנוזל לגז בטמפרטורה של 56 מעלות, האצטון מגדיל את נפחו פי 372 (כאשר נמצא בלחץ של כאטמוספירה אחת - לחץ האוויר הרגיל, כמו בניסוי שלנו).

מעניין לציין

אפשר להשתמש בתהליך ההפוך, של מעבר מגז לנוזל – כדי לכווץ דברים, ראו למשל את ניסוי הבקבוק המתכווץ, ובנוסף גזים גם משנים את נפחם במידה גדולה מאוד בחימום ובקירור – ראו את ניסוי בלון בתוך בקבוק להרחבה.

 

2 תגובות

  • נטלי

    במקום אצטון

    האם אפשר לעשות את הניסוי עם חומר אחר ?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    עקרונית - כן

    היי נטלי
    עקרונית כן – אפשר לעשות את הניסוי עם כל חומר שטמפרטורת הרתיחה שלו היא מתחת ל-100 מעלות (מתחת טמפרטורת הרתיחה של המים). אבל המדור נקרא 'מדע בבית' – ומבחינת חומרים ביתיים שאפשר להשיג, החומר היחיד הנוסף האפשרי הוא אלכוהול. האלכוהול רותח בטמפרטורה של 78 מעלות צלזיוס. צריך להשתמש באלכוהול בריכוז גבוה 95% (או יותר). את יכולה לנסות (אני לא ניסיתי). אני צופה שזה יהיה בעייתי יותר, בגלל טמפרטורת הרתיחה הגבוהה יותר של אלכוהול בהשוואה לאצטון. סיכוי גבוה שכשתכניסי בלון עם אלכוהול לתוך קערה עם מים חמים, הטמפרטורה תרד מתחת ל 78 מעלות, ואז לא תתרחש רתיחה – והבלון לא יתנפח. אם זה מתרחש תוכלי לפתור את הבעיה על ידי הכנסת הבלון לסיר עם מים רותחים שנמצא על הכיריים – שמחממים אותו כל הזמן.
    לחלופין – אפשר למלא בלון במים, ולחמם אותו בזהירות במיקרוגל. בזהירות – כי כמה שניות של הרתחת מים כבר יכולים לנפח את הבלון עד כדי פיצוץ.
    בברכה,
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע