Tlak, podtlak a vejce v hrdle
26. 9. 2007
Michael názorně ukáže, z jakých plynů se skládá vzduch, co je tlak vzduch, jak závisí na teplotě a jak vzniká podtlak – a to pomocí skleněné nádoby a vařeného vajíčka.
Filip: Určitě víte, co je to tlak. Je to fyzikální veličina, která vyjadřuje poměr síly, působící kolmo na plochu. Dostal jsem do Michaela za úkol přinést vajíčka. Prý se na nich dá výborně ukázat působení tlaku.
Michael: Vzduch kolem nás obsahuje především dusík i kyslík a v menším množství jiné plyny. Dohromady vzduch v této místnosti váží víceméně stejně jako já.
And because air has a mass and is in acceleration due to the gravity, it exerts a force. And combined weight of molecules of air above me exerts a force, that we commonly call the air pressure.
A protože vzduch má hmotu a přitažlivost jej urychluje, působí silou. A společná váha molekul vzduchu nade mnou působí silou, kterou obecně nazýváme tlak vzduchu.
Filip: Je to pořádná síla. Rovná se přibližně jednomu kilogramu, působící u hladiny moře na každý centimetr čtvereční mého těla.
Michael: And that is a strong enough force to prevent the water in my glass from pouring out underneath itself. The air pressure acting upwards is greater than the pressure of the water from inside the glass.
A je to dostatečná síla, aby zabránila vodě v mé sklenic vytéci ven. Tlak vzduchu, působící vzhůru, je větší, než tlak vody z nitra sklenice.
Filip: Stejně tak tlak uvnitř této plastové láhve mi zabrání v tom, abych nafoukl tento balónek uvnitř.
Filip: Tlak vzduchu ovlivňuje také teplota. Protože když sluníčko dopadá na zemský povrch, tak ho ohřívá a spolu s ním se ohřívá také vzduch. Ten se rozpíná a stoupá vzhůru. No a vzniká rozdílný tlak. A pohybu vzduchu, který proudí z vyšší ho nižšího tlaku, říkáme vítr.
Michael: A teď vám doma ukážeme celý ten princip, jak vlastně teplota ovlivňuje tlak vzduchu.
Filip: Máme před sebou dva kbelíky. V tom prvním máme studenou vodu a v tom druhém horkou. Já ji tam ještě doliji.
Michael: A tady jsou dvě láhve. Obě obsahují stejný objem vzduchu. Ponoříme je do příslušných kbelíků …
And immediately we see the effect … The hot water warms the air inside this bottle causing it to expand. The molecules of nitrogen and oxygen are expanding and filling up more space. Here the opposite is happening. The molecules inside the bottle are contracting and we see a contraction of air.
A okamžitě vidíme účinek. Horká voda ohřeje vzduch uvnitř láhve a způsobí jeho rozpínání. Molekuly dusíku a kyslíku se rozpínají a vyplňují víc prostoru.
Tady probíhá opačný děj. Molekuly uvnitř láhve se smršťují a vidíme smršťování vzduchu.
Michael: Zatímco Filip pořád uspokojuje své chuti, já stále pokračuji v seriózním výzkumu. Protože dnes na další experiment budeme potřebovat …
… one boiled egg.
… jedno vařené vejce.
Filip: A Michaele, co uděláme s tím vařeným vajíčkem? Sníme ho, ne?
Michael: Ne, ne, ne. We have to be very careful with the egg. Because, ladies and gentlemen at home, this egg is going to be the main actor in our next experiment, for which we will need this kind of vessel. The important thing being is that the neck is smaller, slightly smaller, than the diameter of our egg. So the egg is not falling on its own. Into this glass vessel I’m going to light some matches … And when the matches are burning, drop them into the glass. And quickly put the egg in on top. And we’re going to watch what happens.
S tím vajíčkem musíme zacházet velmi opatrně. Protože, dámy a pánové doma, toto vejce bude hlavním hercem v našem následujícím pokusu, pro který budeme potřebovat takovouto nádobu. Důležité je, aby její hrdlo bylo užší, trošku užší, než je průměr našeho vajíčka. Aby to vejce samo nepropadlo dovnitř. Do této nádoby zapálím několik zápalek …
A když zápalky hoří, vhoďte je do nádoby. A rychle vložte vajíčko do hrdla. A budeme pozorovat, co se stane.
Michael: The egg has been drawn into the glass. Now what happed was that matches were burning and consuming all the oxygen inside that vessel and at the same time warming up the air. The air expanded and we’ve got the reduction of pressure within this glass vessel. That means that the air surrounding it is of higher pressure and therefore forces the egg inside the bottle.
Vajíčko bylo vtaženo do nádoby. Stalo se to, že hořící zápalky spotřebovaly všechen kyslík uvnitř nádoby. A zároveň tam ohřály vzduch. Vzduch se rozpínal a tím došlo uvnitř nádoby k poklesu tlaku. Vzduch kolem tedy má vyšší tlak a vtlačil vejce do láhve.
Michael: A dámy a pánové, ještě je čas na ještě jeden bonus, jeden vážný vědecký trik, který každý může udělat v hospodě. Hele Filipe, dej mi pivo. Pojď sem, dej mi to pivo.
Filip: Co to děláš?
Michael: Klid, klid … Vsadím své boty, že dokážu dostat všechno to pivo zpátky do sklenice, aniž bych hýbal tím popelníkem.
Filip: Ty jsi prostě blázen …
Michael: Tak počkej, půjdeme na věc. V kapse mám mince. Poskládám je tak, aby byly nad hladinou piva. A dál potřebuji sirky.
Filip: Není možný, tohleto …
Michael: Až to hoří, dám to na mince a nad to všechno postavím sklenici. A povídejte se … Všechno pivo se vrátilo do sklenice. A vůbec jsem s ní nehýbal. A to je stejný princip, jak jsme viděli dřív. Sirka hoří, konzumuje kyslík, uvnitř sklenice je nižší tlak a ten to pivo vtáhne dovnitř.
Autor: Vladimír Kunz