A két ünnep között kicsit megpihenhetünk. A karácsonyi vendégsereg már elvonult, a szilveszteri házibuliba érkező újabb pedig még várat magára. A hűtő tele van a szentestén elköltött vacsorához fel nem használt alkotóelemekkel. De mit kezdjünk egyetlen tojással, egy tábla csokival, pár szem rizzsel, esetleg egy káposztalevéllel? Mi mást, mérjük meg velük a fény sebességét! Összegyűjtöttünk néhány, a konyhában is elvégezhető fizikai kísérletet a New Scientist magazin How to Fossilise Your Hamster? (Hogyan fosszilizáljuk a hörcsögünket?) című kötete segítségével. Ezeket látva gyermekeink a téli szünidő dacára is garantáltan fizikából akarnak majd doktorálni.
Búvárkodó rizsszemek
Akár bűvésztrükknek is beillene, ahogy néhány rizsszem a szénsavas üdítővel teli pohárban felemelkedik a folyadék felszínére, majd újra lebukik, a pohár aljára érkezve pedig újra kezdi emelkedését. Mi okozhatja ezt?
Hozzávalók
Egy pohár szénsavas üdítőital (mi a limonádét javasoljuk, mert ha átlátszó a folyadék, jobban látszanak a rizsszemek) és néhány szem főtt rizs.
Tennivalók
Dobjuk a rizsszemeket a limonádéba, és várjunk, mi történik. Ha előírásszerű kutatást szeretnénk végezni, kontrollkísérletként ejtsünk néhány rizsszemet egy vízzel telt pohárba is.
Látnivalók
A limonádéba helyezett rizsszemek először lesüllyednek a pohár fenekére, majd kisvártatva felemelkednek a folyadék felszínére, és végeláthatatlan körforgásba kezdenek. A felszínről újra lesüllyednek, majd újra emelkedni kezdenek, és így tovább. A kontrollrizsszemek a vízzel telt pohárban lesüllyednek, és többet meg sem moccannak.
Tudnivalók
Kezdetben a rizsszemek azért süllyednek le, mert sűrűségük nagyobb, mint a folyadéké. A pohár alján azonban a rizs durva felülete nukleációs (magképződési) helyeket szolgáltat a szén-dioxid számára. A limonádéban oldott szén-dioxid önmagában igen nehezen alakul át légneművé, hiszen ez apró buborékok képződésével járna. Egy 0,1 mikrométer átmérőjű buborékban akár harminc atmoszféra is lehet a gáz nyomása, a nagy nyomás miatt a szén-dioxid-molekulák visszaoldódnak a vízbe, így a buborék megszűnik. A rizs felületének apró gödröcskéi (és a pohár falának mélyedései) taszítják a vizet, így bennük elegendően sok gáz tud összegyűlni ahhoz, hogy a képződő buborék elegendően nagy legyen és ne tűnjön el nyomtalanul. A buborékokkal együtt pedig a rizsszemek sűrűsége már kisebb lesz a folyadékénál, így felemelkednek. A felszínre érve a gáz elszáll, a rizs pedig újra lesüllyed.
Forró csoki
E kísérlet segítségével megmérhető a fizika egyik legalapvetőbb állandója, a fénysebesség. A vizsgálódás befejeztével pedig a méréshez használt vegyszert el is fogyaszthatjuk kiskanállal.
Hozzávalók
Egy tábla csokoládé (minél nagyobb, annál jobb), egy vonalzó és egy mikrohullámú sütő.
Tennivalók
Vegyük ki a mikrohullámú sütő forgótálcáját, fontos ugyanis, hogy a csoki a kísérlet alatt végig egy helyben maradjon. Bontsuk ki a csokoládét a papírjából, és helyezzük el a sütőben. Kapcsoljuk az energiát a legmagasabb fokozatra, majd indítsuk el a sütőt, és figyeljük folyamatosan az ajtó üvegén keresztül a csokit.
Látnivalók
Mivel nem forog a tálca, a mikrohullámok nem egyenletesen érik a táblát, és a csokoládé két-három ponton kezd olvadni. Ekkor állítsuk le a melegítést, és vegyük ki a csokit. Vonalzóval mérjük meg a távolságot a két legközelebbi olvadt folt középpontjai között.
Tudnivalók
A mikrohullám az elektromágneses sugárzás egyik típusa, így fénysebességgel halad. A csoki olvadt foltjainak távolsága a sugárzás hullámhosszának a fele, mivel ezeken a pontokon a legnagyobb a mikrohullám melegítőereje. Nézzük meg a sütő hátoldalán, hogy készülékünk milyen frekvenciájú mikrohullámmal működik (a szerkesztőség mikrosütője esetében ez az érték 2,45 GHz). Ez annyit tesz, hogy a sugárzás másodpercenként 2 450 000 000-szor hullámzik. Nincs más dolgunk, mint megszorozni ezt a számot az olvadt foltok közötti távolság duplájával (általában 12 centiméter, a sugárzás hullámhossza). A kapott 29 400 000 000 cm/s bámulatosan megközelíti a fény valós, másodpercenkénti 29 979 245 800 centiméteres sebességét.
A zöldülő tojás
A varázslatos színváltozások mindig is kedvelt trükkjei voltak a régmúlt alkimistáinak, csakúgy, mint a modern kozmetikai cégeknek. Ma már meg sem lepődünk, ha egy hölgy zöld színű rúzzsal keni be ajkait, és az egyszeriben pirossá változik. Íme egy konyhai színváltozós mutatványt!
Hozzávalók
Főtt vöröskáposzta-levelek, serpenyő, étolaj és egy tojás.
Tennivalók
Csavarjuk ki a főtt és lehűtött káposztalevelek levét egy tálba. Forrósítsunk étolajat a serpenyőben, és üssük bele a tojást, tehát készítsünk tükörtojást. A forró olaj balesetveszélyes lehet, így ezt a kísérletet a gyerekek csak szüleik jelenlétében végezhetik! Amint a tojásfehérje áttetszőből fehérré változik, zárjuk el a gázt. Ezután csöppentsünk káposztalevelet a tojásfehérjére.
Látnivalók
A lila színű káposztalé zöldre festi a tojásfehérjét.
Tudnivalók
A vörös káposzta leve kémiai indikátorként működik, tehát színváltozással jelzi a vele érintkező anyag kémhatását. Ha lúghoz adjuk (például ammóniához), a színe zöldbe fordul, savval (mondjuk citromlével) vegyülve pedig piros lesz. Semleges közegben megőrzi a káposzta eredeti lila színét. A jelenség hátterében a káposzta színét adó antociánok állnak. E molekulákhoz csatlakozó hidrogénionokat a lúgok leválasztják, a savak pedig újabbakat adnak hozzájuk. Az antociánok színe pedig a hozzájuk kapcsolt hidrogénionok (valójában protonok) mennyiségétől függ. A kísérletet sok más lúgos és savas anyaggal, például ecettel és sok tisztítószerrel megismételhetjük, de vigyázzunk, mert ezek közül sok mérgező lehet.
Ezüstkorom
Egy újabb tojásos kísérlet, amelyhez szükségünk lesz egy gyertyára a karácsonyfáról. A kísérletből kiderül, hogy miért fénylik ezüstösen a vízipók potroha, amikor alámerül. Most a tűzzel játszunk, így javasoljuk, hogy a szülők varázsoljanak gyermekeiknek!
Hozzávalók
Egy tojás, egy gyertya, gyufa és egy vízzel teli tál.
Tennivalók
Gyújtsuk meg a gyertyát, a tojást pedig fogjuk meg mutató- és hüvelykujjunkkal. Tartsuk a tojást közvetlenül a gyertyaláng fölé, így felülete kormos lesz. Lassan forgassuk ujjaink között, hogy teljes felülete bekormozódjon. Ha készen vagyunk, óvatosan, nehogy eltörjük, helyezzük a tojást egy vízzel telt tálba, hogy teljesen elmerülhessen.
Látnivalók
A víz alatt lévő tojás nem is tojásszínű, nem is koromfekete, hanem ezüstszínben, szinte tükörszerűen ragyog. Kisvártatva elveszti fényét, és előtűnik a korom feketesége.
Tudnivalók
A tojást borító koromréteg taszítja a vizet. Az ezüstös színt így egy filmvékonyságú légréteg kölcsönzi a tojásnak, amely csapdába esett a tojásfelület és a víz között. A fény, amely áthatol a vízen, beleütközik e filmréteg falába, és onnan, akárcsak a tükörről, visszaverődik. Kis idő múltán a buborékok elhagyják a tojás felületét, és az megint fekete lesz.
Sajtsütögetés
A halloumi egy Ciprusról származó kecske- és juhsajtféleség, amelyet Görögországban és a mediterráneum más országaiban is készítenek, főként tehéntejből. Állaga a mozzarelláéra és a fetáéra hasonlít, és ma már hazánkban is gyártják. E kísérlet segítségével megmutatjuk, hogy miért olvadnak meg egyes sajtok grillezéskor, míg mások megpirulnak.
Hozzávalók
Kockákra vágott cheddar (esetleg trappista) és halloumi sajt, grillnyársak, grillsütő és kenyérszeletek, amelyekkel eltakaríthatjuk a vizsgált mintákat a kísérlet végeztével.
Tennivalók
Szúrjuk a cheddar- és a halloumikockákat külön nyársakra, és helyezzük őket a grillsütőbe, a kenyérszeleteket pedig a grillrács alatti tálcába, a nyársak alá. Csavarjuk a hőfokot magasra, és figyeljük, mi történik.
Látnivalók
A cheddar lassan megolvad, és amint eléggé folyékonnyá válik, lehullik a nyársról, egyenesen az előrelátóan aláhelyezett, mostanra már kellő mértékben megpirult kenyérszeletekre. A halloumikockák ezzel szemben nem olvadnak meg, hanem a nyárson maradnak. Megsülnek, és felületük barnára pirul. Mindkét sajt tejből készül, akkor hát mi okozhatja a különbséget?
Tudnivalók
A nyers cheddarban hosszú fehérjemolekulákat találunk, amelyek feltekeredetten pihennek a sajt zsíros közegében. E sajtnak alacsony az olvadáspontja, emiatt melegítéskor először megolvad, és csak utána kezd pirulni. Ahogy a sajt melegszik, a feltekeredett fehérjeláncok kiegyenesednek és rostokat képeznek, amelyeket láthatunk is, amikor a meleg pizzaszeletből próbálunk harapni. E nyúlós sajtszálak hosszúsága a fehérjetartalomról tudósítanak bennünket. Minél hosszabbra nyúlnak a rostok, annál több fehérjét tartalmaz a sajt. A melegítés hatására a fehérjék kicsapódnak, így amikor lehűl, a cheddar már nem nyerheti vissza eredeti szerkezetét, és gumiszerű lesz. A halloumi készítése során elébe mennek e folyamatnak. Mielőtt a boltokba kerül, felmelegítik és némileg megfőzik, így már eleve gumiszerű az állaga, és a grillsütőben egyből pirulni kezd. Vigyázzunk, hamar megég!
A kukoricakeményítő és a lufi esete
Számos lenyűgöző fizikai kísérlet alanya lehet a kukoricaliszt a benne lévő keményítő miatt. Ezek talán leghíresebbike a következő: a vízben oldott keményítőt egy felfordított mélysugárzó hangszóró membránjára helyezett fóliára öntjük, majd bekapcsoljuk a zenét. A folyadék táncolni kezd. Most egy elektromos kísérletet végzünk.
Hozzávalók
Kukoricaliszt, étolaj, fakanál (fontos, hogy fakanál legyen, minthogy szigetelnie kell) és egy felfújt lufi.
Tennivalók
Keverjük össze a kukoricalisztet és az étolajat krémszerű állagúvá. Dörzsöljük a ruhánkhoz a felfújt lufit, hogy feltöltődjön elektromosan. A fakanállal vegyünk fel egy keveset az étolaj-liszt keverékből úgy, hogy néhány cseppnyi lógjon a kanál alján. Lassan közelítsük a fakanalat a lufi felületéhez.
Látnivalók
A lelógó keményítőcseppek, függetlenül a kanál mozgásától, vastagodni és mozogni kezdenek a lufi felé.
Tudnivalók
Amikor a ruhánkhoz dörzsöltük a lufit, pozitív töltést hoztunk létre rajta. A kanálról lógó kukoricalisztben lévő keményítőszemcsék negatív elektronjait vonzza a lufi pozitív töltése, így a cseppek a léggömb felé mozdulnak. Mivel a liszt és a ballon nem érintkezik egymással, a töltések nem tudnak áramlani közöttük, ezért a keményítőszemcsék lufi felőli oldala inkább negatív, míg a szemben lévő oldaluk inkább pozitív lesz. Ezek egymást is vonzzák, ezért a cseppek jobban összetömörülnek.
2008. december 27.
