«Бутылка - самоубийца» или тайна теплового расширения

Автор: Уварова Ольга Анатольевна

Организация: Филиал МОУ-СОШ №6 г.Аткарска в с.Марфино

Населенный пункт: Саратовская область

Это был седьмой класс. Тема «Тепловое расширение тел». Казалось бы, что может быть проще? Металл расширяется при нагревании, жидкость — тоже, воздух — особенно. Но дети воспринимают это как скучную информацию из учебника. Ну расширяется и расширяется, какая разница?

В тот день я зашла в класс и увидел на подоконнике пластиковую бутылку с водой. Бутылка была запечатана, внутри — примерно половина воды, остальное — воздух. Я хотела выбросить её в мусорку, но вдруг заметила нечто странное. Бутылка была… вздутая. Бока выпирали наружу, как будто кто-то накачал в неё воздух под давлением.

— Ребята, — сказала я, — смотрите. Кто-то оставил бутылку. Но с ней что-то не так.

Класс подошёл поближе. Все увидели деформированные стенки.

— Может, её нагрели? — предположил кто-то.

— А может наоборот, — сказал я. — Давайте проверим.

Я открыла бутылку. Раздалось шипение — воздух с шумом вышел наружу. Стенки бутылки мгновенно втянулись обратно, приняв нормальную форму.

— Ого! — удивились все. — Как так?

— А теперь давайте расследуем это преступление, — предложила я. — Что произошло с бутылкой? Почему она вздулась?

Мы начали строить версии. Кто-то сказал, что бутылку поставили на батарею. Но батарея была холодная — отопление ещё не включили. Тогда кто-то вспомнил, что вчера был солнечный день и окно выходило на юг.

— Точно! — закричал ученик. — Солнце нагрело бутылку!

— Хорошо, — сказала я. — Но если солнце нагрело бутылку, то что именно нагрелось? Вода или воздух?

Начался спор. Разделились на два лагеря. Одни говорили, что нагрелась вода и расширилась, другие — что нагрелся воздух.

— А давайте проверим, — предложила я.

Я достал из шкафа две одинаковые колбы, две трубки, подкрашенную воду и спиртовку. Мы собрали простейшую установку: колба с водой, закрытая пробкой с трубкой, и колба с воздухом, тоже с трубкой, опущенной в воду.

Начали нагревать. В первой колбе вода в трубке поползла вверх — вода расширялась. Во второй колбе вода в трубке не просто поползла, а вылетела пузырями — воздух расширялся так сильно, что выдавил воду.

— Сравните, — сказала я. — Что расширяется сильнее?

— Воздух! Воздух гораздо сильнее! — закричали дети.

— А теперь вернёмся к бутылке. Чего там было больше — воды или воздуха?

— Воздуха! Примерно половина бутылки.

— А что сильнее расширилось при нагревании?

— Воздух!

— Значит, — подвела итог я, — солнечный свет нагрел бутылку. Воздух внутри расширился сильно, создал давление, и пластиковые стенки деформировались. А когда мы открыли крышку, давление выровнялось, и бутылка вернула форму.

— А если бы бутылка была стеклянная? — спросила ученица.

— Отличный вопрос! — похвалила я. — Если бы бутылка была стеклянная и полностью запечатанная, она бы лопнула. Именно поэтому нельзя оставлять запечатанные стеклянные бутылки на солнце или в морозилке.

Мы записали тему: «Тепловое расширение газов, жидкостей и твёрдых тел». Но теперь это были не просто слова. Это было расследование, в котором дети сами нашли преступника — солнечное тепло.

А потом я задала домашнее задание:

— Найдите дома три примера теплового расширения (или того, что случилось бы, если бы его не учли). Сфотографируйте и объясните.

На следующем уроке мы слушали:

— Почему рельсы кладут с зазорами (чтобы летом не выгнуло).

— Почему провода летом провисают сильше, чем зимой.

— Почему нельзя заливать кипяток в толстое стекло (оно лопается от неравномерного расширения).

— Почему термометр работает (спирт или ртуть расширяются).

— И даже — почему шарик надувается, если его подержать над плитой (воздух внутри расширяется).

В чем же находка?

Я поняла, что лучший способ объяснить тепловое расширение — это показать его разрушительную силу. Бутылка-самоубийца, лопнувший стакан, выгнутый рельс — это драма, это детектив, это расследование. Дети запоминают не цифры коэффициентов расширения, а историю о том, как солнечный зайчик чуть не устроил взрыв.