Jeśli warto rozbudzać u młodego pokolenia ciekawość nauki, tym bardziej warto to robić w sposób, który i dla Ciebie będzie interesujący. A cóż bardziej zapala umysły, niż doświadczenia z ciekłym azotem? Przedstawiamy wymagania dotyczące takich pokazów oraz listę ciekawych eksperymentów, które każdy polubi.
Dlaczego ciekły azot jest lepszy niż zamrażarka?
Być może trudno wyobrazić sobie dom, w którym nie ma zamrażarki – przechowujesz w niej mięso, owoce i warzywa, przedłużając ich trwałość, i dzięki niej możesz cieszyć się kompotem również w zimowe miesiące. Zamrażarka jednak, choć działa w oparciu o prawa fizyki, nie jest szczególnie przydatna fizykowi – do pokazów potrzebne jest coś więcej, coś, czego widzowie raczej nie mają w domu. To między innymi dlatego doświadczenia z ciekłym azotem cieszą się tak dużą popularnością. Ciekły azot bowiem działa podobnie jak zamrażarka – schładza – jednak jego zdolności są zdecydowanie wspanialsze. O ile bowiem w zamrażarce uzyskasz temperatury rzędu -25°C, o tyle ciekły azot pozwoli Ci zejść do -196°C. Czujesz różnicę? W takiej temperaturze świat wygląda nieco inaczej niż ten, który otacza nas na co dzień.
Przygotuj się: ochrona i przechowywanie
Co prawda azot jest gazem bezwonnym i, póki nie oddychasz tylko nim, nie jest szkodliwy (stanowi przecież około 79% składu powietrza), jednak ciekły azot to trochę inna materia – może okazać się niebezpieczny, jeśli nie potrafisz się z nim odpowiednio obchodzić. Nie wynika to jakichś tajnych reakcji zachodzących podczas odparowania, ale z samej jego temperatury i związanych z nią niedogodności. O ile bowiem możesz wyjąć rybę z zamrażarki i najwyżej czujesz ukłucie zimna na dłoni, o tyle włożenie dłoni do ciekłego azotu w najlepszym wypadku skończyłoby się poparzeniem. Przeprowadzając doświadczenia z ciekłym azotem zawsze noś odzież i akcesoria ochronne – zwłaszcza odpowiednie rękawice, fartuch oraz gogle.
Pamiętaj również, że ciekły azot nie tylko prędko odparuje ze zwykłej szklanki, ale też schłodzi ją do swojej temperatury – chwycenie jej gołą ręką skończy się dla Ciebie bardzo źle. Do przechowywania go stosuje się specjalistyczne zbiorniki, zwane dewarami (od nazwiska wynalazcy – Dewara), których dalekim potomkiem jest dzisiejszy termos kuchenny. Dzięki podwójnej ściance (między nimi jest próżnia techniczna) i kilku innym rozwiązaniom technologicznym jego własności termoizolacyjne są odpowiednie do przechowania ciekłego azotu przez wiele dni, a nawet miesięcy.
Jakie doświadczenia z ciekłym azotem warto pokazać?
Jeśli jesteś gotowy, czas na decyzję co chcesz pokazać. Na szczęście możliwości jest wiele – skorzystaj ze swojej wyobraźni.
Pokazy dla młodych adeptów
Najprostsze doświadczenia z ciekłym azotem polegają na zamrażaniu znanych przedmiotów i nieodmiennie są popularne wśród młodych – zarówno dzieci, jak i ludzi młodych duchem, którzy dopiero co zetknęli się z tą substancją.
Zamrażanie kwiatów – klasyka gatunku
Do tego eksperymentu potrzebny będzie świeży kwiat – świetnie sprawdzi się róża, jako że każdy ją zna, a wielu wiąże z nią jakieś emocje. Kwiat możesz przeczesać palcami dłoni, by dowieść że jest prawdziwy. Zanurz go następnie w dewarze z ciekłym azotem i odczekaj aż skończy on wrzeć – będzie to znak, że róża osiągnęła jego temperaturę. Wyjmij go i przypadkiem uderz nim o stół. Rozpadnie się na wiele kawałków. Podobny pokaz możesz uczynić z gumką – rozciągliwa z natury, zanurzona w ciekłym azocie może zostać łatwo strzaskana.
Pokazy z balonem – wdech i wydech
Doświadczenia z balonem pokazują zachowanie gazów podczas zmian temperatury. Napompuj balon i zawiąż go – dobrze sprawdzi się model bagieta, bowiem jest wąski, więc zmieści się do dewara. Tam właśnie go wsuń – po wyciągnięciu będzie zupełnie wiotki. Z czasem jednak ponownie wypełni się rozprężającym się gazem. Inny wariant tego doświadczenia to naciągnięcie balona na butelkę z odrobiną ciekłego azotu – parując i rozprężając się wypełni on balon, który może nawet eksplodować.
Skarpetomłotek
Nalewanie cieczy do skarpetki nie jest najlepszym pomysłem – chyba że jest to doświadczenie z ciekłym azotem. Ta ilość, która nie przecieknie, rozpręży nieco skarpetę i zamrozi ją w tym kształcie – na pewien czas uzyskasz szmaciany młotek, którym będziesz mógł np. rozbić zamrożony kwiat.
Bardziej zaawansowane eksperymenty
Jeśli Twoja publiczność to także dorośli, z pewnością zaciekawią ją następujące eksperymenty.
Wymrażanie frakcyjne
To doświadczenie z ciekłym azotem wykorzystuje fakt, że różne substancje mają różne temperatury krzepnięcia. Jeśli zatem do niewielkiego pojemnika nalejesz wodę i zabarwisz ją barwnikiem spożywczym, podczas chłodzenia w ciekłym azocie woda zamarznie osobno, a zanieczyszczenia wytrącą się w postaci kolorowych centrów. Wykorzystaj wodę z lodówki oraz mały pojemnik, aby zmieścił się w wylocie dewara i nie zużył za dużo azotu – zmiana temperatury wody jest bardzo kosztowna energetycznie.
Zjawiskowy efekt Meissnera
Niektóre substancje w niskich temperaturach stają się nadprzewodnikami. Część z nich to nadprzewodniki wysokotemperaturowe (istnieją dziedziny nauki, w których -196°C to bardzo wysoka temperatura!). Jeśli możesz dostać bloczek takiego nadprzewodnika, będziesz mógł zrealizować szalenie interesujący pokaz. Zanurz go w kąpieli z ciekłego azotu (możesz użyć styropianowego pojemnika), aby utrzymać jego niską temperaturę. Następnie umieść nad nim silny magnes (najlepiej neodymowy) – w wyniku przejścia w stan nadprzewodnictwa nastąpi wypchnięcie pola magnetycznego ze schłodzonego bloczka, dzięki czemu magnes będzie nad nim lewitował. Możesz go swobodnie obracać i trącać – wykaż się kreatywnością. Spróbuj go podnieść – jeśli będzie dość mocny, uniesie chłodzony nadprzewodnik jak na linie.
Ładne lub smaczne doświadczenia z ciekłym azotem
Są jeszcze inne pokazy, które z pewnością spodobają się wszystkim. Spójrz na następujące.
Wszyscy lubią lody
To bardzo prosta demonstracja – wcale nie potrzebujesz konkretnego przepisu, ponieważ nie musisz się martwić o to, czy lody skrzepną. Wybierz składniki, które lubisz – sok owocowy, śmietanę, może płatki kokosowe – i małymi partiami zalewaj je ciekłym azotem, mieszając. Szybko zamarzną, pozostawiając gładką, pozbawioną kryształków lodu, zimną masę. Przed podaniem upewnij się, że ich temperatura nie jest za niska.
Wariantem tego doświadczenia z ciekłym azotem jest piknik piankowy. Pianki marshmallow z pewnością są lubiane z grilla, jednak schłodzone dają nieporównanie ciekawsze wyniki. Piankę trzyma się w otwartych ustach, powoli ogrzewając oddechem – z buzi wydobywa się biały dym, zwany oddechem smoka.
Ciekły azot + woda..?
Zostawmy jedzenie i weźmy się za wodę. Warto tu wspomnieć o trzech pokazach. Pierwszy z nich, najprostszy, polega na zalaniu gorącą wodą odrobiny ciekłego azotu. Momentalnie spowoduje to wydobycie się rozległych i efektownych chmur azotowych. Dobre wrażenie sprawi symultaniczne opowiadanie historii z innej planety; efekt można spotęgować drugim wariantem – dodaniem odrobiny ciekłego azotu do pojemnika z ciepłą wodą, które, umiejętnie wykonane, spowoduje gejzer. Na koniec zachowaj opcję trzecią – wlej ciekły azot do pojemnika z wodą zmieszaną z mydłem. Jest to sprawdzony przepis na wygenerowanie tysięcy bąbelków mydlanych, które będą wyglądały jak pokryte szronem.