OPREZ! VISOKA TEMPERATURA! U ovom eksperimentu koriste se predmeti koji su zagrijani na visoke temperature. Preporučamo da eksperiment izvodite uz prisutnost roditelja!
Svatko je od nas sigurno već rukom zgužvao ispijenu limenku nekog osvježujućeg napitka. I naravno da to nije bilo teško učiniti jer je limenka prazna i proizvedena je od tankog aluminijskog lima, pa lako popušta pod pritiskom ruke.
Međutim jedan zanimljiv i jednostavan pokus pokazat će nam da se limenka može zgužvati na posve neočekivan način uslijed pritiska atmosferskog tlaka.

U praznu limenku treba naliti vode, ali ne više nego jedan prst (oko 0,3 dl). Zatim limenku s vodom stavimo na plinsko ili električno kuhalo i pustimo da voda zavrije. Da voda u limenci vrije vidjet će se po oblaku kondenzirane vodene pare koja izlazi kroz otvor. Neka vrije 20 do 30 sekundi, tako da se unutrašnjost limenke posve ispuni vrućom vodenom parom.

U međuvremenu dok čekamo da voda zavrije treba prirediti jednu plitku zdjelicu s hladnom vodom. Dubina vode u toj zdjelici neka bude 2 - 3 cm. Koristeći krpu, da se ne opečemo, skinemo limenku sa peći i brzo ju uronimo u hladnu vodu, ali tako da joj pri tome otvor okrenemo prema dole. Istog časa kad limenka dođe u dodir s hladnom vodom neka nevidljiva sila tako će ju brzo zgužvati da će nam gotovo ispasti iz ruke.


Što se u stvari desilo?

Naglo kondenziranje vodene pare uzrokuje pad temperature u unutrašnjosti posude. Kako su tlak i temperatura u uzajamnoj vezi, smanjuje se i tlak. Smanjenje tlaka dovelo bi do usisavanja vode u limenku, ali pad tlaka dešava se puno brže nego što voda, zbog svoje viskoznosti, uspijeva ući kroz relativno uski otvor. Zato nastaje razlika u tlaku zraka iznutra i izvana, koja je dovoljna da zgnječi limenku.

Procijenimo kolika je sila djelovala.
Pretpostavimo da je temperatura pare u limenci T1370oK, i da je unutra atmosferski tlak p1105Pa. Naglim hlađenjem neka se temperatura spusti na T2300oK. To znači da će se uz nepromijenjeni volumen novi tlak p2 dobiti iz stalnosti omjera tlaka i temperature:

Uvrstimo li pretpostavljene vrijednosti dobit ćemo približni iznos tlaka nakon hlađenja:

odnosno razlika u tlaku iznosi p19000 Pa

Iz promjera i visine limenke koja ima oblik valjka lako se izračuna njena površina koja iznosi oko 3 dm2.
Budući da je sila umnožak tlaka i površine dolazimo do iznosa od:

Sili od 570 N odgovara težina tijela mase oko 60 kg!

Autor: Hrvoje Mesić, Prirodoslovno matematički fakultet, Zagreb