Wybuchowe eksperymenty przykuwają uwagę większości osób. Nic dziwnego, tego typu doświadczenia są zazwyczaj bardzo efektowne. A to dlatego, że wybuchem nazywamy gwałtowne wydzielenie się dużej porcji energii w wyniku reakcji chemicznej lub na skutek zjawisk fizycznych, np. wzrostu temperatury, ciśnienia czy zmiany stanu skupienia. Ze względu na kierunek rozprzestrzeniania się fali uderzeniowej wyróżniamy dwa typy wybuchów: eksplozję i implozję. Pierwszy termin z pewnością wszyscy kiedyś słyszeli. Ale jak wygląda implozja. Pora na eksperyment.
Potrzebne materiały
- puszka po napoju
- miska plastikowa lub metalowa
- palnik
- zapałki lub zapalarka
- zimna woda
- pipetka lub łyżeczka
- rękawica robocza
UWAGA!
Doświadczenie wymaga opieki osoby dorosłej, ponieważ będziemy używać ognia
Wykonanie
Do miski nalewamy zimnej wody. Kilka mililitrów wody należy wlać również do opróżnionej z napoju puszki. Zapalamy palnik i stawiamy na nim puszkę. Po minucie powinniśmy zaobserwować wydobywającą się z otworu parę wodną. Odczekujemy jeszcze kilkanaście sekund po czym chwytamy rękawicą puszkę i wkładamy ją do miski z zimną wodą – najlepiej otworem do dołu. Momentalnie puszka zostanie zmiażdżona wydobywając głośny huk.
Wytłumaczenie
Wybuch powoduje powstanie fali podwyższonego ciśnienia. Przy eksplozji fala ta rozprzestrzenia się od centrum, gdzie ciśnienie jest największe. W przypadku implozji fala skierowana jest do wnętrza, bo tam musi panować dużo niższe ciśnienie (rysunek 1).
Podczas wrzenia wody w puszcze powstaje para wodna, która wypiera powietrze przez górny otwór – zgodnie z zasadą, że wzrost temperatury powoduje wzrost objętości gazów. Kiedy gwałtownie schłodziliśmy parę wodną ta skropliła się. Skroplona para wodna zajmuje mniejszą objętość niż wcześniej i wewnątrz powstaje prawie próżnia. Ciśnienie spada tak gwałtownie, że puszka zostaje zmiażdżona przez otaczające ją ciśnienie atmosferyczne.
Na co dzień zjawisko implozji wykorzystuje się między innymi przy wyburzeniach budynków. Saperzy tak rozmieszczają materiały pirotechniczne, by wybuch spowodował podciśnienie wewnątrz obiektu. W ten sposób budynek zapada się do środka, nie powodując szkód wokoło.
Postaram się w najbliższym czasie zamieścić film z przeprowadzania eksperymentu. Życzę udanej zabawy
Tekst i zdjęcia
Łukasz Wyka
Literatura
- Ł. Wyka, Implozja – wybuch pod kontrolą, 12 (90) Astronomia, s. 94-95, 2019
- G. Hewitt, Fizyka Wokół nas, PWN, Warszawa 2015
- Ł. Wyka, Wciągające powietrze – artykuł na stronie klubnaukowca.pl:
http://serwer1832032.home.pl/public_html/public_html/index.php/2019/10/24/wciagajace-powietrze/ / [ dostęp 27.10.2019]