Tekutý dusík je dusík v kvapalnom stave. Má teplotu varu približne –196 °C pri atmosférickom tlaku, je bezfarebný, bez chuti a zápachu aj netoxický. Pri kontakte s pokožkou môže spôsobiť omrzliny a vážne zranenia, napriek tomu fascinuje každého, kto sa s ním stretol, a dá sa využiť na pokusy a zábavu.
Videonávod týchto experimentov, ako aj všetkých predchádzajúcich, nájdete na stránke video.matfyzjein.sk/experimenty.
List
Pomôcky: list rastliny, tekutý dusík, polystyrénová nádoba, kladivo, kliešte
Postup: List ponoríme do tekutého dusíka. Po chvíli ho chytíme kliešťami, vyložíme ho na podložku a udrieme po ňom kladivom.
Pozorovanie: Už samotný proces mrazenia listu nám poskytuje nádherné pohľady, ako sa ním šíri kryštalizácia. Po vybratí z tekutého dusíka je list veľmi krehký a úderom kladiva ho dokážeme rozbiť na malé kúsky. Tie po chvíli rozmrznú a opäť sa stávajú ohybnými.
Vysvetlenie: Každá rastlina obsahuje veľké percento vody, ktorá pri nízkej teplote zamŕza. Zamrznutím sa mení skupenstvo vody z kvapalného na pevné a zároveň voda zväčšuje svoj objem. To zapríčiní potrhanie bunkových obalov v rastline, ktorá sa tak stáva krehkou. Po rozmrznutí rastlina hynie v dôsledku narušenia bunkových stien.
Želé cukrík
Pomôcky: želé cukrík, tekutý dusík, polystyrénová nádoba, kliešte
Postup: Cukrík ponoríme do tekutého dusíka a počkáme, kým dusík okolo neho prestane vrieť. Následne ho chytíme kliešťami a z výšky necháme padnúť na tvrdú podložku.
Pozorovanie: Keď vložíme cukrík do tekutého dusíka, dusík začne v jeho okolí prudko vrieť. V okamihu, keď vrieť prestane, je cukrík schladený na teplotu blízku –196 °C. Pri vytiahnutí z tekutiny je v tichom prostredí možné počuť pukanie, ktoré sa spája s prudkým otepľovaním cukríka. Po spadnutí na tvrdú podložku sa roztriešti na množstvo kúskov. Ak náhodou po páde zostal vcelku, je potrebné ho len znova nechať padnúť. Kúsky cukríka po úplnom oteplení opäť naberú svoje elastické vlastnosti a dusík nezmení ich chuť.
Vysvetlenie: Želé cukrík má teplotu okolitého prostredia, čo býva približne 20 °C. Teda pre dusík, ktorý začína vrieť pri –196 °C, je veľmi teplým objektom spôsobujúcim vyparovanie dusíka vo svojom okolí, čiže var. Cukrík sa triešti najlepšie až po niekoľkých sekundách na teplom vzduchu, keď jeho prudké otepľovanie spôsobí jeho popraskanie. Ak ho hodíme tesne po vytiahnutí z dusíka, môže byť ešte natoľko pevný, že sa nerozpadne. Ak budeme čakať príliš dlho, želé naberie opäť svoje elastické vlastnosti a cukrík sa tiež nerozpadne. Želé je zložené zo škrobov a tekutiny. Tá zamrzne, no škrobu zmrazenie nijako neublíži, takže keď tekutina rozmrzne, želé má opäť svoje vlastnosti – nemá v sebe štruktúru, ktorú by voda zmrazením potrhala.
Chrumka
Pomôcky: veľké kukuričné neochutené chrumky, tekutý dusík, polystyrénová nádoba, kliešte
Postup: Pár chrumiek necháme plávať na hladine tekutého dusíka. Pomocou klieští ich vylovíme. Pred vložením do úst odporúčame nasliniť si ústnu dutinu a vyhnúť sa kontaktu citlivých zubov s chrumkou. Potom chrumku vložíme do úst a snažíme sa ju prežúvať na zadných zuboch, aby nám nezostala ležať v ústach na jednom mieste. Zároveň je dobré, ak dokážeme držať pery zovreté a vydychujeme cez nos.
Pozorovanie: Ak sa nám podarilo dodržať pokyny, budeme pozorovať vystupovanie pary z úst a nosa požívateľa chrumky.
Vysvetlenie: Chrumka sa v dusíku ochladí a zároveň sa do jej vzduchových kapsičiek dostane malé množstvo tekutého dusíka. Ten sa žuvaním uvoľňuje a ochladí pary vnútri ústnej dutiny, takže para skondenzuje. Pri troche cviku ju dokážeme vyfukovať cez nos.
PaedDr. Soňa Gažáková, PhD.
Foto a video Stanislav Griguš
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Svoje realizácie experimentov môžete posielať na adresu sona.gazakova@fmph.uniba.sk.
