בניסוי הזה נמעך בקבוק מים בלי שנלחץ עליו, וגם נגרום למים להישאב לתוכו "מעצמם". לחץ האוויר החיצוני יעשה את העבודה בשבילנו בעוצמה רבה ובמהירות מדהימה.
יש לבצע את הניסוי רק תחת השגחה של מבוגר!

ציוד

  • בקבוק שתייה קטן (חצי ליטר) מפלסטיק
  • תנור מיקרוגל
  • קערה גדולה
  • מים
  • כפפות חסינות חום

מהלך הניסוי

את מהלך הניסוי תוכלו לראות בסרטון הבא:

הסבר

הניסוי מתחלק לשני שלבים מנוגדים:

בשלב הראשון אנו מחממים את הבקבוק ומרתיחים את המים שבתוכו למשך כמה שניות באמצעות תנור מיקרוגל. אדי המים הרותחים ממלאים במהירות את כל חלל הבקבוק ודוחקים החוצה את האוויר שהיה בו.

בשלב השני מקררים את הבקבוק במהירות, הקירור המהיר גורם לאדי המים שמילאו אותו להתעבות, כלומר להפוך בחזרה ממצב גזי (אדי מים) למצב של מים נוזלים. כיוון שהנפח של מים נוזלים קטן בהרבה מהנפח של אדים, נוצר בבקבוק ריק (ואקום) – בחלק שבו היה האוויר בהתחלה.

את התהליך אפשר לראות ולהבין טוב יותר בעזרת האנימציה הבאה:

שימו לב שהרִיק שנוצר בתוך הבקבוק גורם לבקבוק לקרוס ולהימעך בגלל לחץ האוויר החיצוני שפועל עליו, כי בבקבוק עם רִיק הלחץ הוא אפס ואין בו לחץ פנימי שיאזן את הלחץ החיצוני. הרִיק גם גורם למים הקרים שבקערה להידחף פנימה לתוך הבקבוק. בשפה יומיומית היינו אומרים שהמים נשאבים לבקבוק על ידי הרִיק, אבל מבחינה מדעית אין לו שום כוח שאיבה, כי אין ברִיק כלום ולכלום לא יכול להיות "כוח". הלחץ החיצוני של האוויר הוא מה שלוחץ על המים ודוחף אותם להיכנס לבקבוק הריק.

מעניין לציין

בניסוי הזה ראינו את עוצמתו של לחץ האוויר החיצוני שמועך בקבוק וממלא אותו במים. לחץ האוויר החיצוני באמת חזק מאוד: על ריבוע בגודל של סנטימטר רבוע פועל כוח השווה לזה שמפעיל קילוגרם אחד של מסה על האדמה. מה שאומר שאם השטח של הראש והכתפיים שלנו הוא בסביבות 1,000 סנטימטרים רבועים (כשטחו של ריבוע בעל אורך צלע של כ-32 סנטימטרים) – פועל עלינו בעצם לחץ של טון, וכל זה רק על הראש והכתפיים! אז איך זה שאנחנו לא נמעכים? בדיוק כמו הבקבוק שלא נמעך – בתוך גופנו קיים לחץ פנימי שמאזן את הלחץ החיצוני. היינו קורסים מלחץ האוויר רק אם בגוף שלנו היה רִיק.

2 תגובות

  • לילך, שם בדוי

    מתי הגיעו למסקנה שהאוויר מפעיל לחץ?

    שלום, האם תמיד ידעו המדענים להתחשב בנוכחות האוויר כדי להסביר תופעות שונות, או שמדובר בגילוי חדש יחסית, מלפני כמה מאות?
    אם זה גילוי חדש, כיצד הצליחו לדעת היכן אין ויש אוויר, ומהו הלחץ שהוא מפעיל?
    האם הרעיון הזה נתקל בהתנגדות של מדענים אחרים?
    תודה רבה על תשומת הלב ועל הניסויים המעניינים..

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    למסקנה או למחשבה

    היי לילך שם בדוי :-)
    מחשבות על כך שהאוויר מפעיל איזה שהוא לחץ התחילו עוד בימי חכמי יוון – אבל הדעות הללו לא התקבלו. רק לפני כ-400 שנה, במאה ה-17, הבינו המדענים (הגיעו למסקנה) שזה כנראה האוויר שדוחף דברים אחרים לעבר ריק, ולא שהריק (וואקום) ש'שואב'. זה היה בעקבות כך שבנו משאבה – מין קשית ענקית, וראו שהקשית הזאת לא מסוגלת לשאוב מים לגובה גבוה מ-10 מטרים, כאילו ה'ריק' התעייף. ואז הבינו – היה זה מדען בשם טוריצ'לי, שזה לא שהריק התעייף, אלא לחץ האוויר שמגיע לאיזון. בקשר לשאר השאלות –א ני ממש ממליץ לראות סרטון ביוטיוב – שנקרא סוד הריק, שמספר את כל הסיפור ההיסטורי על הגילוי, וההתנגדויות לאורך ההסטוריה:
    https://www.youtube.com/watch?v=sr3laaGhIvs
    (זה מסדרת טלוויזיה ישנה, אבל זה עדיין יפה).
    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע