Таинственные мыльные пузыри
Пожалуй, это самый необычный и таинственный опыт во всей книге. Только представь себе сосуд с мыльными пузырями. Обычные пузыри упадут на его дно, твои же будут парить, словно их поддерживает неведомая сила. Интересно? Тогда приступай!
Что потребуется: пищевая сода, уксусная кислота или эссенция, мыльные пузыри, пятилитровая ёмкость из-под питьевой воды, невысокий и широкий стеклянный сосуд.
Опыт
В пустую пятилитровую ёмкость из-под питьевой воды засыпь немного пищевой соды. Затем добавь туда немного уксусной кислоты или эссенции. Как только кислота соприкоснется с содой, мгновенно начнётся химическая реакция с выделением газа. Оставь ёмкость на время, пока выделение газа не закончится полностью. В ходе проведения опыта бутыль можно не закрывать.
На следующей стадии эксперимента тебе понадобится невысокий и широкий стеклянный сосуд. Наполни его полученным газом. Для этого представь, что пятилитровый сосуд полностью заполнен водой. «Налей» газ в широкий сосуд так, словно бы ты наполнял его жидкостью. Теперь приступай к самому интересному. Выдуй несколько мыльных пузырей. Осторожно стряхни их с соломинки в широкую посуду, в которой находится полученный газ. Наблюдай за эффектом. Пригласи друзей, чтобы показать им необычное поведение мыльных пузырей.
Результат
Мыльные пузыри не будут опускаться на дно широкой посуды. Такое их поведение тебе и тем более стороннему наблюдателю покажется весьма необычным. Ещё более необычно поведут себя мыльные пузыри, сброшенные тобой с высоты. Попав в миску, они будут подпрыгивать вверх. В чем же секрет этого эксперимента?
Если мыльный пузырь окажется долгожителем (не лопнет в течение 2–3 минут), то ты сможешь наблюдать ещё один интересный эффект. Пузырь раздуется и погрузится на дно сосуда. Произойдёт это в результате проникновения газа сквозь мыльную оболочку. Углекислый газ увеличивает объём пузыря и делает его тяжёлым. Мыльный шарик как будто идет ко дну.
Объяснение
В результате реакции соды и уксуса выделяется углекислый газ. Как и кислород, он не имеет ни цвета, ни запаха. Несмотря на то что ты его не видишь, он заполняет весь объём пластмассовой ёмкости. Когда ты «выливаешь» его в широкую посуду, он наполняет всё её пространство. Углекислый газ тяжелее воздуха, поэтому он никуда не улетает. Мыльные пузыри не могут достигнуть дна, газ поддерживает их, они лежат словно на поверхности жидкости. Поэтому кажется, что они просто висят в воздухе. Упавший с большой высоты мыльный пузырь будет отталкиваться от поверхности газа (а не от дна посуды) точно так же, как отскакивает мяч от пола.
Химические водоросли
Вырастить водоросли в стакане, но не обыкновенные, а химические, – что может быть интереснее? Этот опыт потребует от тебя минимум усилий, а результат будет просто потрясающий.
Что потребуется: силикатный клей, медный купорос, вода, стакан.
Опыт
Налей в стакан обыкновенный силикатный клей, добавь столько воды, чтобы разбавить клей в три раза (например, на 100 миллилитров клея потребуется 200 миллилитров воды). Тщательно размешай воду и клей, чтобы получился однородный раствор. Теперь помести в раствор щепотку медного купороса. Оставь стакан со смесью на 10–15 минут.
Результат
В стакане вырастут настоящие синие химические водоросли. Их тонкие нити будут тянуться вверх со дна, где до этого были кристаллы медного купороса. Какие реакции проходят в растворе?
Объяснение
В стакане с силикатным клеем и кристаллами медного купороса происходит обыкновенная обменная реакция между двумя солями: медным купоросом и силикатом натрия (ещё его называют «жидким стеклом») – основным компонентом силикатного клея. В ходе химического превращения получается силикат меди – вещество синего цвета, нерастворимое в воде. Реакция проходит на границе раствор – соль, поэтому нерастворимый продукт осаждается на кристаллы медного купороса. Со стороны это похоже на рост водорослей.
Нет дыма без сала
Ты даже не догадываешься о том, какая энергия хранится в обыкновенном животном жире. Небольшого количества достаточно для того, чтобы сделать, например, дымовую шашку.
Что потребуется: свиной жир, шерстяной шнур, толстая шерстяная нить, фольга, спички, липкая лента, газовая или электрическая плита, использованная консервная банка, скалка, сковорода, холодильник.
Опыт
Основную часть эксперимента нужно проводить в тёмное время суток на улице. Для него тебе понадобится немного животного жира. Для того чтобы его получить, попроси кого-нибудь из родителей пожарить немного свиного сала. Весь жир, который удастся выделить, собери в использованную консервную банку.
Пока родители получают жир, сделай из фольги патрон для будущей дымовой шашки. Для этого обмотай скалку 4–5 слоями фольги, закрепи свободный край фольги с помощью липкой ленты и затем сними металлическую пленку со скалки. Должно получиться что-то вроде рулона из фольги с полостью внутри. Одно из отверстий цилиндра нужно плотно закрыть. Для этого аккуратно подогни фольгу с одной стороны и закрепи её липкой лентой.
В полученный цилиндр примерно до половины его объёма залей собранный свиной жир. Он не должен вытекать. Погрузи в неостывший жир шерстяную нить, пусть она пропитается им. Конец этой нити должен свисать с края цилиндра. Аккуратно подогни фольгу со второй стороны.
В итоге у тебя получится патрон из фольги со свисающей нитью. Поставь его на час в холодильник.
Основную часть эксперимента следует проводить вне дома. Установи дымовую шашку на безопасном расстоянии и подожги шнур. Наблюдай со стороны за тем, как развивается реакция.
Результат
Спустя несколько секунд после того, как ты поджёг шнур, огонь перебросится на застывший свиной жир, который начнёт гореть, выделяя большое количество дыма. У тебя получилась настоящая дымовая шашка! Особенно эффектно она горит в темноте. Почему так происходит?
Объяснение
Ты, наверное, часто слышал от взрослых, что жир очень калорийный. Это означает, что в нём скрыто много энергии для нашего организма. Поэтому выделенный отдельно жир можно с успехом использовать в качестве горючего, в чём ты и убедился.
Червяки из соды и сахарной пудры
В каждой химической реакции таится некое волшебство. Кажется, с помощью таких реакций можно получать самые необыкновенные вещи. Так и в нашем опыте: применив простые ингредиенты, ты создашь червяка! Конечно, ненастоящего.
Что потребуется: сахарная пудра, пищевая сода, этиловый спирт, сухой просеянный речной песок, тарелка.
Опыт
В глубокую тарелку насыпь горкой 3–4 столовые ложки высушенного и просеянного песка. Пальцем сделай небольшое углубление в вершине песочной горки.
Далее приготовь реакционную смесь. Для этого смешай 1 чайную ложку сахарной пудры и 1/4 чайной ложки пищевой соды. Пропитай песок 96 %-ным этиловым спиртом.
Затем засыпь приготовленную ранее смесь в углубление песочной горки. Поднеси зажжённую спичку к любой части пропитанной спиртом горки; пламя перебросится на всю горку и заодно на реакционную смесь. Наблюдай за реакцией со стороны.
Результат
Спустя какое-то время на поверхности песчаной горки появятся чёрные шарики. Когда большая часть спирта сгорит, из песка медленно начнут выползать чёрные змеи. Ненастоящие, конечно, но извиваться они будут, словно живые.
Объяснение
Во время горения из сахара образуется уголь, поэтому реакционная смесь чернеет. Затем под действием температуры сода вступает в реакцию, во время которой выделяется большое количество газа. Он-то и вспучивает горящую массу, состоящую из продуктов разложения пищевой соды и угля. Смесь начинает ползти.
Между железным гвоздём и раствором медного купороса протекает химическая реакция, в ходе которой на металлическую поверхность оседает медь. Тёмно-красные кристаллики меди легко увидеть, внимательно рассмотрев «потолстевший» гвоздь.
Огнеустойчивый воздушный шарик
Как ты думаешь, воздушные шарики всегда лопаются? Чтобы доказать, что они могут быть огнеустойчивыми, тебе вовсе не потребуется специальное оборудование. Интересно? Тогда приступай к выполнению следующего эксперимента!
Что потребуется: воздушный шарик, свеча, спички или зажигалка, вода.
Опыт
Налей в воздушный шарик столько воды, чтобы по размеру он напоминал большой грейпфрут. Завяжи конец шарика в узел, чтобы из него не могла просочиться ни одна капля воды. Зажги свечу и приступай к главному этапу эксперимента. Возьми шарик за узел в правую руку и поднеси его к пламени. Подержи его над огнём несколько секунд, а затем убери. Повтори несколько раз. Не забудь потушить свечу, когда закончишь эксперимент.
Результат
Шарик действительно кажется огнеустойчивым! Что за волшебство? Почему он не лопнул?
Объяснение
В ходе эксперимента ты наблюдал физический процесс, который называется поглощением теплоты. Жидкость внутри шарика будет так быстро поглощать тепло пламени, что огонь не сможет повредить резину мгновенно.
Сжатие алюминиевой банки
Кажется, что сжать обыкновенную алюминиевую банку без усилий невозможно. Однако это не так: немного смекалки, знание физических законов и опыт, описанный ниже, помогут тебе в этом.
Что потребуется: пустая алюминиевая банка, резиновая пробка, кухонные прихваты, ёмкость из термостекла, чашка с холодной водой.
Опыт
В пустую алюминиевую банку добавь небольшое количество горячей воды (100–200 миллилитров) и поставь её на включённую конфорку плиты. Доведи воду до кипения (над отверстием банки должен появиться пар), выключи плиту и осторожно сними банку. Используй кухонные прихваты! Герметично закрой отверстие банки резиновой пробкой. Поставь банку в ёмкость из термостекла и начни осторожно поливать её холодной водой из чашки.
Результат
Спустя несколько секунд банка начала деформироваться. Трудно поверить, но она действительно сжалась буквально на глазах и без каких-либо дополнительных усилий. Невероятно!
Объяснение
Во время кипения воды в банке образуется пар. Под действием холодной воды он превращается в воду. Этот процесс проходит с уменьшением объёма (пар занимает больший объём, чем жидкость), давление внутри банки резко понижается. Алюминий не настолько прочен, как, например, стекло. Банка, закрытая пробкой, стремится принять форму, которая компенсирует изменение объёма, то есть сжимается.
Медное дерево
Растения в доме есть почти у каждого. Однако твой домашний ботанический сад можно разнообразить необычным деревом, стержень которого будет сделан из графита, а ветки – из блестящих красных кристаллов меди. Если ты захотел вырастить такое химическое «растение», всю необходимую информацию найдёшь в этом опыте.
Что потребуется: медный купорос, поваренная соль, толстый графитовый стержень (из батарейки или толстого карандаша), поролон, алюминиевая проволока, высокий стакан, липкая лента.
Опыт
Для начала приготовь два раствора: один – с медным купоросом и солью, второй – только с солью. Для этого налей в стакан примерно 100 миллилитров воды и раствори в ней столовую ложку с горкой медного купороса и столько же соли. В результате получится раствор насыщенного синего цвета. Второй раствор нужно готовить из соли и воды. Раствори в 100 миллилитрах жидкости столько соли, сколько сможешь. В итоге ты получишь насыщенный прозрачный раствор. Затем в отдельный высокий стакан залей часть синего раствора. Жидкость должна занимать чуть меньше половины объёма стакана.
Для опыта тебе понадобится высокий стакан. Вырежи поролоновый кружок толщиной более 5 миллиметров, с диаметром, равным внутреннему диаметру этого стакана. Кружок должен плотно помещаться в сосуд, между ним и стенками не должно быть зазоров. Посередине кружка вырежи отверстие и вставь в него толстый графитовый стержень. На верхнюю часть стержня намотай не менее пяти витков алюминиевой проволоки. Чтобы она плотно прилегала к стержню, закрепи её верхнюю часть с помощью липкой ленты.
Погрузи графитовый стержень в синюю жидкость. Нижнюю часть поролонового кружка также опусти в раствор, воздушной прослойки быть не должно. Сверху налей насыщенный раствор поваренной соли. Если ты всё сделал правильно, то поролоновая прослойка будет препятствовать смешению двух жидкостей. Оставь эту конструкцию на несколько часов.
Результат
По истечении некоторого времени алюминиевая проволока покроется мелкими пузырьками газа. Одновременно с этим раствор под поролоновой прослойкой будет изменять окраску. Сначала из синего он превратится в коричневый, затем и вовсе почернеет, спустя несколько часов жидкость начнёт бледнеть. С графитовым стержнем также начнут происходить изменения. На той его части, которая была опущена в синий раствор, «вырастут» ветки красновато-кирпичного цвета. К концу опыта весь графитовый стержень покроется кристаллами разных размеров. Самые крупные из них появятся внизу стержня. Почему так происходит?
Объяснение
В стеклянном сосуде происходят особые реакции, в ходе которых алюминий растворяется, а из раствора медного купороса выделяется медь. Медь осаждается на графитовом стержне, в итоге он превращается в диковинное дерево с чёрным стволом и кирпично-красными ветками.
Свечной маятник
Из обыкновенной свечи и металлической спицы ты легко можешь сделать необычное устройство – свечной маятник. Интересно? Тогда за дело!
Что потребуется: два бокала, свеча длиной 15–20 сантиметров с диаметром основания 1,5–2 сантиметра, металлическая спица, спички или зажигалка.
Опыт
Нижний конец длинной свечи очисти от парафина и проткни её посередине металлической спицей. Аккуратно положи спицу со свечой на края двух бокалов. Подожги свечу с двух сторон и наблюдай, что произойдёт. Ждать придётся недолго – пока не упадут первые капли парафина.
Результат
Парафин расплавился и начал капать – свечной маятник пришёл в движение. Он остановится, когда свеча догорит.
Объяснение
В процессе горения со свечи неравномерно стекает расплавленный парафин. Когда капли парафина падают с правой стороны, она становится легче, чем левая, и поднимается вверх. К этому времени парафин успевает расплавиться на левой стороне – теперь она устремляется вверх.
Благодаря такому стеканию парафина – то справа, то слева – свечной маятник начинает раскачиваться. Если его на мгновение остановить, колебания возобновятся через небольшой промежуток времени.
Гейзер из газировки
Смешав популярные мятные леденцы с ещё более популярным газированным напитком, можно создать гейзер, который будет фонтанировать более чем на 5 метров.
Что потребуется: упаковка мятных леденцов Mentos, двухлитровая пластиковая бутылка с «Кока-Колой», квадратный лист картона размером 5*5 сантиметров, пробирка или длинный флакон.
Опыт
Помести содержимое упаковки Mentos в пробирку и накрой её горлышко небольшим листом картона. Открой двухлитровую бутылку с «Кока-колой» и размести пробирку с мятными леденцами вверх дном над горлышком бутылки. Между горлышками бутылки и пробирки должен находиться лист картона. Вытяни картон из-под пробирки. Всё её содержимое должно оказаться внутри бутылки с «Кока-колой». Постарайся сделать это как можно быстрее и убежать на безопасное расстояние, иначе ты будешь облит напитком.
Результат
Как только леденцы окажутся в бутылке с «Кока-колой», начнётся бурное выделение газа. Из горлышка вырвется столб жидкости, смешанной с газом, словно настоящий гейзер. В чём причина такого поведения напитка?
Объяснение
При контакте «Кока-Колы» с леденцами происходит быстрое выделение углекислого газа – главного компонента «шипучки». Он плохо растворяется в воде и пытается улететь из раствора. Но в обычном состоянии, при открытой бутылке, газ из напитка выходит медленно, потому что стенки посуды гладкие. Неровности способствуют его выделению из жидкости.
Шероховатая поверхность леденцов идеально подходит для резкого высвобождения растворённого газа из жидкости. Большое количество этих леденцов способствует и энергичному выделению растворённого углекислого газа. Диетическая «Кока-Кола» подходит для эксперимента лучше всего, потому что в ней содержится кукурузный сироп, подавляющий преждевременное выделение газа.