Эксперименты с жидким азотом, пластиковыми бутылками и шариками для настольного тенниса

    image
    На канале ПРОСТАЯ НАУКА появилась рубрика «Простые научные эксперименты», которую мы создали совместно с каналом Наука 2.0. Вместе со мной рубрику ведет Антон Войцеховский, автор и ведущий программы EXперименты.

    Начать мы решили с жидкого азота, как наиболее интересного и одновременно зрелищного компонента для многих опытов. Для экспериментов мы наполнили сосуд Дьюара жидким азотом, взяли несколько пластиковых бутылок, садовую пластиковую бочку и 5000 шариков для настольного тенниса. И со всем этим нехитрым скарбом вышли во двор.

    Мы хотели выяснить

    • Через какое время разорвет пластиковую бутылку, если в нее налить жидкий азот и плотно закрыть крышкой?
    • В каком месте бутылка разрывается: у горлышка или само тело бутылки?
    • Какую бутылку разорвет быстрее: наполненную жидким азотом наполовину или на четверть?
    • А если бутылку с жидким азотом накрыть бочкой?
    • Что будет, если в бочку поместить бутылку с жидким азотом и засыпать теннисными шариками?

    За четыре часа удалось получить ответы на все поставленные вопросы. А заодно и снять небольшой видеосюжет про это.



    Эксперимент №1: жидкий азот и пластиковая бутылка

    image
    В пластиковую бутылку из-под минеральной воды налили около 200 мл жидкого азота и плотно закрутили пробкой.

    Бутылку разорвало через примерно через 4 минуты. Проводили 3 одинаковых эксперимента, время колебалось от 3:40 до 4:00 минут. Погрешности между опытами получились, вероятно, из-за разного количества азота и из-за разницы во времени, между наливанием азота и закручиванием крышки.

    Эксперимент №2: две пластиковые бутылки и разное количества жидкого азота в каждой

    image
    В две одинаковые пластиковые бутылки налили разное количество жидкого азота. В первой было около половины, во второй — пятая часть.

    Бутылку с большим количеством жидкого азота разорвало быстрее, но не на много. Вторая взорвалась буквально через несколько секунд. Возможно, вторую поторопила взрывная волна от первой бутылки.

    Эксперимент №3: пластиковая бутылка с жидким азотом и садовая бочка сверху

    image
    Как и в первом эксперименте, мы наполнили бутылку жидким азотом, закрутили крышкой и сверху накрыли садовой пластиковой бочкой.

    В результате взрыва бутылки, бочка подскочила вверх и оторвалась от земли на несколько десятков сантиметров. При том, что бочка довольно тяжелая.

    В будущем можно будет попробовать сделать картонную бочку в форме ракеты, обмотать ее скотчем (как советовал один из наших зрителей) и попробовать запустить эту конструкцию вверх.

    Эксперимент №4: пластиковая бутылка с жидким азотом, бочка и 5000 шариков для пинг-понга

    image
    В садовую бочку поставили бутылку с жидким азотом и засыпали все шариками для настольного тенниса.

    Из-за того, что бутылка была в бочке и вокруг нее были шарики, время до разрыва увеличилось более, чем в 2 раза и составило около 9 минут. Эксперимент проводился 2 раза подряд. В первом случае мы бутылку поставили на дно бочки, а во втором положили. Это повлияло на высоту подскока бочки:
    • стоячая бутылка в бочке — 1 метр;
    • лежачая бутылка в бочке — 3 метра.

    В одном из прошлых постов мы показали видео с подобным экспериментом, который не получился. Там у нас бочку разорвало. Однако теперь мы с уверенностью можем сказать почему: бочка оказалась из хрупкой пластмассы. И время до взрыва в прошлый раз было гораздо больше — 15 минут. Я это связываю с тем, что время, прошедшее между наполнением бутылки жидким азотом и закрытием крышки, было достаточным для того, чтобы бутылка охладилась и азот перестал так сильно кипеть (переходить из жидкого состояния в газообразное).

    Если у кого есть интересные идеи экспериментов для подобного рода сюжетов, пожалуйста, оставляйте их в комментариях!

    Книга с детскими опытами


    А еще хочу сказать, что наша книга для детей с простыми опытами уже близится к печати. Предзаказ на книгу по-прежнему открыт.
    Ads
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More

    Comments 47

      +8
      Ну, молодцы! Мне сейчас-то интересно, а в пятнадцать лет — пищал бы от восторга!
        +3
        Бутылки с разным объёмом жидкого азота будут взрываться примерно одинаково потому что:
        1. большИй объём труднее нагреть
        2. площадь испарения одна и та же при разном давлении

        Ну и не сделали самого интересного — не увеличили площадь испарения (не положили бутылку набок).
          0
          Положили бутылку набок, только это в видео не вошло. Я написал об этом в тексте поста:
          В первом случае мы бутылку поставили на дно бочки, а во втором положили. Это повлияло на высоту подскока бочки
          Но на время это не повлияло особо.
            +2
            Смотрю дальше.
            Бочку можно было подбросить намного выше закрепив бутылку с азотом у дна бочки.
            А то что вы сделали — это как зарядить пушку не ядром как полагается до упора, а просто номинально затыкнуть ей ствол репой у самого среза.
              0
              Согласен, можно будет при случае и так попробовать.
              –2
              На счет площади испарения… Разве в данном случае увеличение площади что-то изменит?
              Как я понимаю, здесь азот кипит из-за низкого давления, во всей своей массе, от чего испарение происходит не с поверхности (как например у обычной лужи), а во всем объеме бутылки. Хмм, хотя с другой стороны, чем выше к поверхности жидкости, тем давление ниже, что должно приводить к более активному кипению.
              Где я ошибаюсь? Кстати, то же самое должно быть применимо и к баллон с сжиженным газом.
              0
              Понравился секундомер. Не подскажите марку? Спасибо
                +2
                Это часы такие — Suunto Ambit. Просто супер аппарат.
                +1
                Спасибо, интересно!
                Не понял, почему это нельзя показывать по телевидению (0:15 Антон говорит), у нас такая цензура или в чем причина?
                  +3
                  Попросил Антона дать комментарий по этой теме:
                  причина в хронометраже. мы ограничены на тв временем. (и еще очень многими вещами — формой, форматом, темпо-ритмом и т.д.) Грубо говоря — мы не можем снимать на тв в расфокусе. Или появляться с чашкой брендированного кофе. А интернет — там ограничей почти нет. По сравнению с ТВ. Мы сделали ровно столько, сколько захотели. И так как захотели. Нам никто ничего не указывал.
                  0
                  А кстати. Каким датчиком можно измерять криогенные температуры? Пусть не азотные, а например сухой лед
                    0
                    Я использую обыкновенную термопару или тепловизором. А сухой лед вообще можно пирометром.
                      0
                      Просто ширпотребные термопары вроде до -50 идут, хотя особо глубоко не копал
                        +4
                        Я купил на митинском радиорынке в те выходные термопару до -800 градусов Цельсия за 500р.
                        Что касается пирометров, то низкотемпературные пирометры не смогут измерить температуру самого сухого льда, но измерять температуру охлаждающегося материала ими можно (в пределах диапазона прибора. Я встречал приборы до -30)
                          +11
                          до -800 градусов Цельсия

                          До температуры ниже абсолютного нуля? А это что имели ввиду данные производители?
                            +4
                            ой! Прошу прощения :) от -200 ))
                      +1
                      Криогенные температуры (до жидкого гелия, и даже где-то до 1К) хорошо измеряются при помощи диода. Через диод пропускается малый ток (10 uA) и измеряется падение напряжения. С уменьшением температуры падение напряжение увеличивается, около жидкого гелия достигает 4.2 V
                        0
                        Интересно. При случае попробуем. А нет таблички соответствия падения напряжения к температуре? Или опытным путем построить самим нужно?
                          +1
                          вообще это давно было, я всего уже не помню… но вот тут есть график напряжений от температуры для _их_ диода www.scientificinstruments.com/tempsensors_si410.html
                          для первого попавшегося проверять, а в идеале калибравать надо будет. Впринципе, если есть только азот — двух точек должно хватить (сунуть в азот и померить при комнатной температуре).
                            0
                            Спасибо за информацию.
                      0
                      Ребят, ну вы бы хоть перчатки защитные купили… не пивасик же разливаете!
                        +8
                        Перчатки при работе с азотом — зло. Только с голыми руками. Я бы еще рекомендовал рукава закатать.

                        В бытность мою студентом на лабораторных плескали себе его на руки и катали на руках без последствий. А вот если он пропитает ткань в контакте с кожей — ожег гарантирован.
                        Если перчатки пластиковые, то они снизят теплопроводность и уменьшат эффект газовой подушки, то есть тоже повысят шанс ожога.
                          0
                          А ластики на верёвочке опускали?
                            0
                            А что будет?
                              0
                              Испарит много азота (выдают не так уж и много), остыв станет хрупким.
                              Так со всеми материалами. Лучше всего растения замораживать: рассыпаются от удара красочно.
                            0
                            Тут они хорошо упирают на безопасность и рассказывают только про ужасы азота. Вот вы в бытность студентом очки одевали? Мы — нет, никто не одевал. Про то что можно на руку лить тут не говорят. Можно и в ладошке подержать. Даже можно его в рот набрать (сам не видел, читал неоднократно, главное — не проглотить ненароком). Но это не для таких роликов, а то еще кто сдуру попробует.
                              0
                              Простите, конечно :) Но как говорил мой преподаватель на лабораторных по оптике, отправляя нерях оформлять с чистого листа работу после единственного исправления (не там поставленной запятой)… «Как же вы, будущие физике, будете получать вменяемые результаты, если одну страницу без помарок не можете написать? Эксперимент требует точности и аккуратности» :)

                        • UFO just landed and posted this here
                          • UFO just landed and posted this here
                            • UFO just landed and posted this here
                              0
                              В моем детстве не было жидкого азота. Был карбид, украденный на соседней стройке, он заливался водой… Ну а дальше — масса разнообразных экспериментов (от запуска бочки в «космос», до конструирования пушки (из обрезка заваренной трубы).
                                0
                                Можете еще развеять миф киношный, что стоит что-то полить жидким азотом, так тут же это что-то можно расколоть от легкого щелчка.
                                Пример — заморозьте банан. Во-первых, на это куча времени уйдет, даже если его утопить в азоте полностью, а во-вторых, этим бананом можно будет потом как дубиной орудовать, чтобы расколоть много сил приложить придется.
                                  0
                                  100 разу уже развеивали. Чтобы что-то разбить, его нужно хорошенько проморозить в азоте и бить сразу после доставания.
                                  +4
                                  Так сколько шарики стоили-то? :)
                                    0
                                    Если оптом и самые дешёвенькие, думаю по 5 рублей за штучку. Итого 25 000 рублей за 5000 шариков.
                                      0
                                      Мне кажется, по 2.5-4 рубля
                                        0
                                        Дороговато, однако.
                                        +1
                                        Нам они достались по 1,8р.
                                        +2
                                        Бочка жахнула клева! Молодцы! Я с детьми смотрю, очень интересно!
                                        Продолжайте, нам интересно!
                                        • UFO just landed and posted this here
                                            –5
                                            Ролик не осилил.
                                            Речь у ведущего сбивчивая, слова-паразиты «вот, так, то что», воды тонны.
                                            На федеральных каналах такое показывают теперь?
                                              +4
                                              Вероятно вы про мою речь говорите. Не пугайтесь, я не веду передач на федеральных каналах ;)
                                              +3
                                              Такое надо снимать с очень повышенной частотой кадров и делать slow motion :)
                                                0
                                                Пока такой камерой не обзавелись :)
                                                  0
                                                  Многие цифромыльницы умеют снимать видео с частотой 60 кадров в секунду. При воспроизведении с частотой 15 кадров — вполне четырёхкратное замедление выходит. А есть фотики и посильнее в этом аспекте.
                                                0
                                                вот в моём детстве не было интернетов и всякую хрень с карбидом, петардами и бутылками мы делали по принципу «посоны, а что если...»
                                                  0
                                                  Азот в бутылке — слишком сложно и долго. В школе между уроками баловались подручными средствами: кусок газеты, вымоченный в растворе садовой селитры. Высушиваешь, поджигаешь, запихиваешь в бутылку, эффект ракеты наступает секунд через 5, если бутылку не разорвет в клочья.

                                                  Only users with full accounts can post comments. Log in, please.