физический спектакль Мы готовим себе завтрак

Физический спектакль «Мы готовим себе завтрак»

Ведущий. Сейчас мы вам покажем, с какими интересными вопросами физики мы сталкиваемся, приготавливая завтрак, состоящий из двух яиц, стакана молока и бутерброда, и обсуждая эту проблему.
Приглашаю на сцену «артистов» членов нашего физико-технического кружка. (На сцену выходят Надя и Дима хозяева дома и зашедшие за ними Оля, Нина и Коля.)
Оля. Ведущий сегодняшнего вечера Анатолий ученик X класса.
Ведущий. Итак, начинаем!
Надя. Дима, ты готов к завтраку? Мама оставила яйца, молоко. Молоко велела вскипятить. Ты, что будешь есть: вареные яйца или яичницу?
Дима. Я приготовлю себе яичницу, а ты ешь вареные яйца.
Надя. На столе 6 яиц. Мама вчера говорила, что среди них два уже давно сварены и лучше их оставить для щавелевого супа на обед. Как их найти среди остальных?
Дима. Это довольно просто. Есть несколько способов безошибочного узнавания вареных яиц.
Нина. Какие же это способы?
Ведущий. Способов может быть много. Но важно не только узнать, какие это способы, но и разобраться в их физической сути.
Оля. Ой, я знаю один, такой широко известный способ: яйцо нужно положить на стол и вращать вокруг вертикальной оси. Вареное яйцо будет вращаться дольше сырого. Но почему?
Коля. Объяснить этот способ, мне кажется, можно так: вареное яйцо вращается как одно целое; сырое же состоит из отдельных жидких частей: желтка и белка. При вращении сырого яйца эти части обладают различной линейной скоростью (чем дальше от оси вращения, тем эта скорость больше), поэтому между частями яйца возникает внутреннее трение, тормозящее вращение.
Надя. Я согласна с Николаем. Сейчас возьму игрушку «послушное яйцо» у младшего братишки и подтвержу правильность Колиного объяснения следующим опытом. У меня в руках «послушное яйцо». Оно послушное потому, что его скорлупа заполнена сыпучим веществом песком. Это позволяет ему легко изменять положение центра тяжести, «добиваясь» положения устойчивого равновесия. Беру это яйцо, ставлю на горлышко графина оно будет устойчиво стоять, как бы я его ни поставила.
Ведущий. Но какое отношение это имеет к способу отделения вареных яиц от сырых?
Надя. Сейчас поясню. Буду вращать это яйцо вокруг вертикальной оси. Вы видите: одно-два оборота и яйцо остановилось. Причина в том, что существует внутреннее трение между частицами вещества песчинками.
Дима. Попробую, пользуясь мною предложенным способом, обнаружить среди 6 яиц, лежащих на столе, 2 вареных!
Нина. Пожалуйста.
(Дима действует: проводит эксперимент.)
Дима. Вот они.
Нина. Молодец!
Коля. А я знаю еще один способ. Верный! Нужно укрепить на столе все яйца. Затем из ружья выстреливать в них по очереди. В вареных яйцах останется узкий след от пролетевшей пули, а сырые разлетятся на куски во все стороны вареные яйца будут сразу обнаружены.
Надя. Ты предлагаешь оригинальный способ. Жаль только, что пропадают сырые яйца. Ты шутник, старик!
Дима (обращаясь к Коле). Кстати, а почему будет наблюдаться этот странный эффект в ходе стрельбы? (Коля молчит.)
Оля. Я знаю. При попадании пули в сырое яйцо оказываемое на его жидкое содержимое пулей давление будет передаваться по закону Паскаля во все стороны без изменения.
Дима. Назову еще один способ. Нужно подготовить раствор соли определенной концентрации, опустить в раствор яйца. Если оба одинакового размера, то сырое яйцо будет плавать на большей глубине, чем вареное.
Нина. Но почему? (Ответа нет.)
Ведущий (обращаясь в зал). Кто даст объяснение?
Надя. Это действие можно заменить взвешиванием.
Дима. Можно, если имеются весы, разновес и все яйца одного размера, иначе разницу масс не заметишь.
Дима (обращаясь к Наде). Вот тебе два сырых яйца, вари их; я же себе потом приготовлю яичницу.
Оля (подходя к плите). Надя, у вас уже закипела вода.
Надя. Спасибо, девочки. Я сейчас. Только опущу яйца в воду.
Коля. Но ведь это риск. Моя мама всегда говорит, что нельзя класть яйца в кипящую воду.
Дима. А что с ними случится?
Коля. Скорлупа яиц треснет. Ты ведь знаешь, что может произойти- с холодным толстостенным стаканом, если в него влить кипяток! Роли стакана и скорлупы яйца одинаковы. Ведь при большой разности температур (комнаты и кипятка) вещество расширяется при нагревании очень быстро и трескается.
Надя. Я об этом не подумала. Готовясь завтракать, я забыла о физике, о тепловом расширении тел.
Коля. Хорошо, что я напомнил.
Надя. Не буду рисковать: положу яйцо на металлическую ложку и медленно погружу их в кипяток. Часть тепла примет на себя ложка. Тепловое расширение не будет столь большим.
Оля. Считаю до 20; яйца сварились.
(Надя вынимает яйцо из кипятка и берет в руку.)
Нина. Что ты делаешь? Ты можешь обжечь себе руки!
К о л я. Не бойся: яйцо, вынутое из кипятка, рук не обжигает. И знаете почему? Потому что оно покрыто тонким слоем горячей воды. Вода начинает интенсивно испаряться, и поверхность яйца охлаждается.
Оля. Но это явление, по-видимому, наблюдается только в первые мгновения, пока вода с поверхности не испарилась. Затем высокая температура яйца, конечно, начнет ощущаться. Теперь яйцо нужно быстро облить холодной водой!
Надя. Знаю, что надо! Но почему «надо» мне не известно.
Коля. Зато известно мне. Скорлупа при быстром охлаждении резко сокращает свои размеры, и в ней образуются микротрещины, которые облегчают процесс снятия скорлупы.
Нина. Я слышала, что в высоких горах трудно сварить яйцо. Оно может долго находиться в кипящей воде, но остается сырым. Так ли это?
Коля. Это верно. И вот почему. Температура кипения зависит от внешнего давления. В высокогорных районах атмосферное давление значительно меньше, чем у поверхности Земли, а с уменьшением давления температура кипения уменьшается. Вблизи вершины Эльбруса она составляет только 82 °С. Там атмосферное давление равно 0,5 атм (0,5- 105 Н/м2).
Дима. Да, этот факт многократно проверялся туристами.
Надя. Дима, ты будешь делать яичницу обычную или глазунью?
Дима. Глазунью. Дай, пожалуйста, масло.
Нина. А почему мы жарим на масле, а не на воде?
Ведущий. Вопрос законный и интересный.
Оля. Наверное, надо выяснить, чем отличаются процессы жарки и варки.
Коля. У меня есть ответ на этот вопрос. Когда мы варим, продукты нагреваются до температуры кипения воды, т. е. до 100 °С или чуть более (если добавлена соль). Вода выступает, с одной стороны, как среда, обеспечивающая постоянство 100-градусной температуры, с другой она ограничивает соприкосновение продуктов со стенками сосуда. При варке мы нагреваем продукты для их размягчения, стремясь этим существенно улучшить усвояемость пищи (белки и крахмал становятся более податливыми). Этот процесс изменяет микроструктуру продуктов, изгоняет из них летучие вещества (поэтому иным становится запах продуктов), меняет также их внешний вид и объем; продукты адсорбируют воду.
Нина. Как много ты всего назвал!
Коля (продолжает). Когда мы жарим, продукты находятся в масле, т. е. в жидкой среде, температура которой может быть около 300 °С. При такой высокотемпературной обработке существенное значение приобретает процесс окисления продукта. Жареная пища поэтому приобретает иной вкус, жидкость (вода) из нее испаряется. По данной причине вкусовые качества вареных и жареных продуктов различны, а процесс обработки продуктов как высокотемпературный более кратковремен.
Дима. Хватит науки. Буду жарить яичницу. Ставлю сковороду на электрическую плиту, нагреваю ее, наливаю растительное масло (проделывает эти действия).
Оля. Стой! Дима, ты вместо масла льешь воду. Для чего ты это делаешь?
Дима. Для интереса. Хочу, чтобы вы позабавились, услышав шипение и треск, а дамы немного и испугались.
Нина. Но отчего эти звуки? Как их объяснить?
Надя (обращаясь к Диме). Всё шалишь! (Обращаясь к Нине.) Я отвечу на твой вопрос. Вода, попадая на раскаленную сковороду, температура которой выше 100 °С, начинает интенсивно испаряться на сковородке образуется множество капель-шариков воды, каждый из которых содержит некоторое количество растворенного в ней воздуха. Вследствие нагрева давление внутри шариков возрастает, они лопаются. Разрыв сопровождается возникновением ударной волны, которую мы воспринимаем как треск, шипение.
Нина. Когда мы наливаем масло на раскаленную сковородку, нагретую почти до 300 градусов, мы встречаемся с этим же явлением?
Надя. Конечно. (Поворачивается к Диме.) Жарь свою яичницу! Мы должны скорее позавтракать: нас ждут!
Дима. Минута и глазунья будет готова. И мы приступим к завтраку!
Ведущий. Вы забыли вскипятить молоко!
Надя. Ой, верно! Сейчас я все сделаю.
Ведущий. Вскипятить молоко не трудно, все знают, как это сделать. Значительно сложнее разобраться в физике кипения этой жидкости.
Нина. Наверное. Но нельзя забывать, что процесс кипения молока не отличается от процесса кипения воды.
Дима. Он сопровождается особыми приметами: интенсивным и резким увеличением объема, в результате чего молоко, как говорят, «бежит».
Ведущий. Позволю себе вмешаться в ваш разговор и вставить несколько слов о самом молоке. Молоко это ценный пищевой продукт: содержит сахар, белки, жиры, минеральные вещества, витамины, ферменты.
Коля. А теперь, с вашего позволения, я объясню вам особенности процесса кипения молока. Вначале молоко, как и вода, нагревается в кастрюле благодаря теплопередаче и конвекции перемещению теплых и холодных масс. Наличие определенного количества жира в молоке приводит к образованию на поверхности молока маслянистой пленки. При нагревании растворенный в молоке воздух расширяется и поднимается вверх в виде пузырьков. Внутри каждого происходит испарение жидкости. С повышением температуры и по мере приближения ее к температуре кипения давление внутри пузырька увеличивается настолько, что, когда оно становится равным внешнему (или чуть превышает его), пузырек лопается и воздух выходит наружу. Маслянистая пленка на поверхности для пара непроницаема, поэтому пар, вырвавшийся из пузырьков, заставляет ее подниматься, молоко как бы разбухает, увеличивается в объеме и «убегает», переливаясь за край кастрюли.
Дима. Как вовремя, Коля, ты закончил свое объяснение: молоко закипело. Надя, режь хлеб! Нужно приготовить бутерброды.
Надя. Резать трудно, потому что, во-первых, тупой нож и он оказывает малое давление, а во-вторых, мне приходится совершать работу против силы сопротивления трения. Ну ничего, я постараюсь.
Ведущий. Завтрак приготовлен. (И сделано это не без участия физики.) Когда же он будет съеден, каждый из позавтракавших получит в запас определенное количество топлива для своей внутренней энергетической установки.
Нина. А этот запас можно подсчитать?
Коля. Конечно. Надя, помогай мне: пиши. У меня имеются такие данные: съеденные 100 г хлеба, окисляясь, в организме, дают 877 кДж энергии, 20 г масла 838 кДж, 2 яйца 754 кДж, 1 стакан молока 544 кДж. Таким образом, съев завтрак, Дима и Надя получили про запас по 3012 кДж.
Оля. Чтобы израсходовать этот запас такое количество джоулей, наверное, нужно будет немало дров распилить или примерно 335 раз равномерно подняться по лестнице на пятый этаж (ведь человек массой 60 кг на один такой подъем 15 м расходует 9 кДж). А можно потратить запасенную энергию и иначе. Как? Мы решим это сейчас все вместе!









67




Ў:ј15V13Основной текст (2)_4Основной текст (2)` Колонтитул + Segoe UI,7,5 ptF

Приложенные файлы


Добавить комментарий