POPCORN Lærervejledning: Denne øvelse o popcorn kan laves i forbindelse ed et forløb o tryk. Det er ikke den uiddelbare plan at eleverne skal ind og kigge nærere på hvad popcorn er, en ved at bruge et kendt ateriale at få nogle begreber o tryk og faseovergange. Naturligvis kan der laves et forløb saen ed fx biologilæreren o hvad popcorn er, og hvor de koer fra; alternativt set i et historisk perspektiv. Ved at opleve at der inden i popcorn kernen dannes et stort overtryk, er det planen at der kan udspringe sig en generel snak o tryk, der kan perspektiveres over på et utal af andre ener, fx overtryk/undertryk, breser i en bil kontra lastbil, tryk i et cykeldæk, dykning, vejrfænoener osv. En ulighed var også at kigge på eksplosioner, so jo er det der sker inde i kernerne. Desuden hvad der sker ved faseovergangen ed vand fra flydende for til gas, hvor der jo sker en voluenæssig forøgelse. O øvelsen: Når popcorn vares op, bliver vandet inde i de også varere. Når det når kogepunktet springes kernen pga. trykket og popcornene popper derved. Planen er at eleverne skal finde ud af hvor eget vand der er inde i kornet, ved at veje et antal korn før og efter at de er poppet. Vi går altså ud fra at al vandet fordaper ved popningen, dog sidder der typisk noget fortættet vand tilbage på siderne i kolben, og dette kan enten angives so en fejlkilde, eller kolben kan evt. tørres i en ovn og først derefter vejes. Det er vigtigt at vejningen sker hurtigt derefter, da de tørre popcorn optager vand fra luften. Vejledningen til eleverne er lavet tilpas åbent, således at de selv skal designe deres forsøg. Forsøget er tilpas ufarligt, så det er oplagt at de selv koer på banen ed ideer til fregangsåden. Det er naturligvis sart at veje hele sit syste ed kolbe, prop, olie og popcorn salet fre for at veje popcornene alene, da de ved popningen jo optager olie. O an so lærer vil fortælle det til eleverne, eller evt. lade de lave fejlen å være op til en selv, en de vil forentligt hurtig opdage at noget er galt, når popcornene har fået en tilvækst i asse, ved denne fregangsåde Til de hurtige elever er der i vejledningen nævnt et spørgsål o tryk inde i popcornene, en an kunne også tage en snak ed de o hvorfor vi bruger olie til popcorn; netop fordi at det har et væsentligt højere kogepunkt, og derfor også (i hvert fald indtil for nylig) har været eget brugt so opvarningsbad inden for fx organisk kei. Trykket inde i popcornene kan udregnes ed idealgasligningen, pv = nrt I elevvejledningen er den forsiplet lidt, ved at vi har lagt n og R saen, sat oskrevet den så eleverne kan indsætte voluenet i c³. Dog har vi bibeholdt teperaturen so noget eleverne selv skal indsætte, og der er her ulighed for at få en snak o Kelvin kontra Celsius. Forlen for beregning, hvor V angives i liter ser således ud: p = vand i popcorn M vand L at. 0,0821 T ol K V T er den absolutte teperatur, og gaskonstanten, R er so vist skrevet for voluen i L (1L = 1 d³) M vand = 18,02 g/ol Når det hele regnes saen og gaskonstanten ganges ed 1000 (da voluet udregnes i c³) opnås den forel der er angivet i elevvejledningen.
Med denne forel antager vi at hele indholdet i en popcorn kerne består af vand, hvilket selvfølgelig er en rielig kraftig aproksiation. Gode fif: Brug koniske kolber ed prop (ed hul!), så sprøjter olien ikke så let op Ved åling af teperatur af olien er det en god ide enten at bruge et infrarødt teroeter (hvis det haves) eller foretage ålingen ens der ikke er noget der popper. Den skal ikke bruges til noget i den beregning der er nævnt, da der her skal bruges vands teperatur so jo er 100 C. Der skal bruges så eget olie at bunden er okay dækket, en heller ikke ere Der kan fint poppes popcorn over en bunsenbrænder Ekstra ting: Øvelsen giver, so tidligere nævnt, ulighed for at få en generel snak o tryk. Introducer gerne begrebet på den korrekte faglige åde, altså kraft divideret ed areal. Hvorfor synker an genne sneen hvis an går på den ed støvler, ens en an ed ski kan holde sig ovenpå? Arealet bliver større, og derved falder trykket. Klassen kan evt. regne ed siple tryl opgaver, fx den klassiske ed trykket fra en elefantfod kontra trykket fra en højhælet sko, ed en let pige. For at vise at der sker en voluenæssig forøgelse ved faseovergangen fra flydende vand til gasfor (dap), kan et af følgende to eksperienter anvendes. Fyld lidt vand i en urinpose, og læg den i icroovnen. Vandet bliver nu opvaret og går på dapfor, hvorved posen vokser. OBS: Når døren åbnes sker afkølingen inden for sekunder Forsøget er åske ikke så visuel, da det jo er noget der sker inde i en ovn. Probleet ed at lave det direkte foran eleverne, fx ed et bægerglas og en ballon ovenpå, er at ballonen jo ikke bliver opvaret (ellers ville den selte), og derved fortættes vandet så snart der koer i berøring ed ballonen.; det sae der sker når vand fra katoffelkogningen fortættes på grydelåget. En anden åde at vise princippet på, kunne være at bruge tøris, hvorved voluenforøgelsen ses tydeligt. Her sker der godt nok en subliation (altså direkte overgang fra fast til gasfor), en ellers er det det sae, og eget ere visuel. Vi foreslår at fylde et cylinderglas halvt op ed tøris, og så sætte et kondo på halsen. Derved fyldes kondoet hurtigt ed CO2 fra tørisen. En ballon kan naturligvis også bruges, en et kondo fyldes bedre da det er ere elastisk.
Elevvejledning Hvad ske der når popcorn popper? Hvorfor ligger der altid upoppede popcorn tilbage i gryden? De to spørgsål sat flere skal du forsøge at besvarer i denne og næste fysik/kei tie. Teori Inde i et popcorn er der vand. Når popcorn popper, forsvinder vandet, jeres opgaver er nu at finde ud af hvor eget vand der er inde i et popcorn. Dernæst hvor stor en del i pct. af et popcorn der er vand Diskuter hvordan I kan udføre eksperientet, og snak ed læreren inden I går i gang. Beærk at popcorn skal poppe i olie, der bliver eget var (hvor var?), lad være ed at brænde jer Sæt en prop på den kolbe I poppe popcorn i. I å ikke stikke et teroeter ned i kolben ens I popper; enten skal I gøre det senere efter aftale ed læreren eller også skal I anvende et infrarødt teroeter. Der skal naturligvis anvendes beskyttelsesbriller sat forklæde Spørgsål I skal besvare: Hvorfor popper popcorn? Forklar hvad der sker inde i selve kernen når det bliver vart Hvor stor en del af et popcorn er vand (asse%)? Prøv at prikke hul på nogle popcorn før I popper de; hvad sker der ed de? Hvorfor ligger der altid upoppede popcorn tilbage? Ekstra spørgsål: Hvor stor er trykket inde i et popcorn lige inde det popper? Trykket kan udregnes ed en lidt indviklet forel, so jeres lærer evt. kan forklare nærere: p = vand i popcorn 4,56 (273 + t) V t er teperaturen af vandet når popcornene popper (overvej hvad den er)
V er voluen af et popcorn ålt i c³ se evt. jeres ateatikbog for hjælp til at udregne dette (et popcorn har ca. for so en kugle). Trykket, p får I i enheden atosfære (at.). 1 at. er det tryk vi noralt har.
Rapport over egne resultater Forål: Vi vil genne øvelsen bestee asseprocenten af vand i popcorn. Apparatur og keikalier: Popcorn, olie 250L konisk kolbe, prop ed hul, bunsenbrænder, briller Fregangsåde: 15 korn vejes. Vi udfører forsøget i en konisk kolbe ed prop ed hul i. Kolbens bund dækkes ed olie, kornene puttes i, når olien er var, proppen ed hul sættes i kolben. Vi genneførte forsøget ed kogeplade og derefter ed bunsenbrænder for at se, o det var til at styre ed en sådan. Det var det. Popcornene popper når vi opvarer popcornet så vandet inden i cornet under odannelsen til dap udvider sig og trykket bliver så stort at cornet til sidst revner ved en lille eksplosion og vender vrangen ud. Denne dap fordaper så og vi kan så åle assetabet i kolben i det vi foroder at kun vand er fordapet fra kolben. Det er nødvendigt at veje hele kolben ed olie og det hele da forsøg på kun at veje cornene efter popningen vil give et forkert tal grundet optagelse af olie. forsøg (15 korn) (kolbe, prop, olie) (kolbe, prop, olie, poppede korn, vand) (kolbe, prop, olie, poppede korn) % (".vand") % ("u.vand") 1 2,188g 124,66g 126,62g 126,46g 10,4% 17,7% 2 2,26g 157,46g 159,48g 159,31g 10,6% 18,1%. vand angiver at der stadig sad vanddråber på kolben, ens u. vand angiver at kolben har stået i vareskab i et stykke tid. Vi kan beærke, at det ikke er uden betydning o kolben koer i vareskab efter kornene er poppet. Undlader an at sætte kolben i vareskab vil ca. 40% af vandet stadig være tilbage i 7,3% kolben. = 41,2 40% 17,7% Regne eksepel: korn, kolbe, prop, olie = korn + kolbe, prop, olie = 2,188g + 124,66g = 126,848g vand uden tørring = korn, kolbe, prop, olie - kolbe, prop, olie, poppede korn, vand = 0,228 g vand uden tørring 0,228g %.vand = 100% = 100% = 10,4% korn 2,188g Og tilsvarende udregning for % (u. vand). Hvis an tager et pop-corn og prikker hul på det vil denne proces dog ikke forløbe da dapen siver ud af hullet og vi derved ikke opnår noget overtryk, so vil få cornet til at revne. Dette er så også forklaringen på at nogle af popcornene ikke popper når an laver popcorn, nogle af cornene er revnet på forhånd, og for derved intet overtryk, og vandet er åske endda allerede fordapet fra dette corn inden vi begynder. Det tryk vi får i et pop-corn lige før denne eksplosion kan så udregnes so beskrevet i forsøgsvejledningen. Vi sætter teperaturen til 100 c da det er ved denne teperatur vandet får sin store udvidelse i forbindelse ed faseovergangen til dap. Vi ålte et af cornene til at være 0,4 c tykt, hvilket giver en radius på 0,2 c. V popcon = 4/3 π r 3 = 4/3 π 0,2 c 3 = 0,034 c 3 vand i et popcon = 0,388g/15 = 0,0259
vand i et popcorn 4,56 (273 + t) 0,0259g 4,56 (273 + 100o C) p = = 1300at 3 V 0,034c Dette tryk er dog så stort at vi vil forvente at cornet allerede er revnet inden alt vandet er blevet til dap.