W środę 8
marca klasy 5B oraz 5D pojechały na wycieczkę do Instytutu Fizyki Polskiej
Akademii Nauk. Kiedy już zajęliśmy miejsca w ogromnej auli, Pan Marek Fołtyn
zaczął swój wykład na temat ,,Własności ciał w niskich temperaturach”.
Na początku pokazano nam kilka ciekawych
eksperymentów z użyciem wody i ciekłego azotu, np. zobaczyliśmy, jak zachowuje
się ciekły azot, czyli gaz o temperaturze ok.- 196 st., wlany do miski z wrzącą
wodą – gwałtownie zaczęła się unosić chmura pary. Dowiedzieliśmy się, że to
zjawisko jest spowodowane wielką różnicą temperatur- ciekły gaz błyskawicznie
skroplił wodę, tworząc chmurę.
Podobne
zachowanie ciekłego azotu mogliśmy zaobserwować, kiedy nasze dłonie zostały
,,polane’’ azotem , wtedy azot nie dotknął rąk bezpośrednio, tylko utworzył
gazową powłokę, bo gdy styka się z
powietrzem lub przedmiotem o temperaturze pokojowej, to jego objętość się
rozszerza. Ale uwaga, ta gazowa powłoka utrzymuje się jedynie przez krótką
chwilę, więc nie radzę trzymać dłużej ręki w ciekłym azocie, bo może spowodować
poważne odmrożenia i nie tylko… a co mam na myśli, wyjaśni późniejszy
eksperyment, którego byliśmy świadkami. Pan Marek zanurzał w ciekłym azocie
różne przedmioty, np. gumę, która po chwili stwardniała i straciła swoją
elastyczność. Po wyjęciu z ciekłego azotu można było ją bez trudu rozbić na
kawałki. Wyjaśniono nam, że w bardzo niskich temperaturach wiele materiałów
traci swoje właściwości, dzieje się tak, ponieważ mikroskopijne cząsteczki i
atomy, z których się składają, tracą możliwość poruszania się, cząsteczki
zwalniają i podczas tego procesu przedmioty stają się bardziej kruche. Ten
eksperyment dowiódł nam, że im jest cieplej tym cząsteczki szybciej się poruszają.
Jako
ciekawostkę, mogę dodać, że nasza koleżanka Zosia, poddała temu eksperymentowi
kwiatek, który dostała na Dzień Kobiet, lecz niestety, nie przetrwał tej próby…..
Bardzo
interesującym i widowiskowym eksperymentem było zanurzenie nadmuchanego helem
balonu w ciekłym azocie. Balon skurczył się, natomiast po wyjęciu go z ciekłego
azotu powoli zaczął wracać do pierwotnej formy, dowodząc tym samym, że bardzo
niskie temperatury zmniejszają objętość gazów.
Ostatnim zagadnieniem, jakie poruszyliśmy było
nadprzewodnictwo i magnesy. Zobaczyliśmy, że po
zanurzeniu nadprzewodnika w ciekłym azocie i umieszczeniu na nim magnesu, on
zaczyna lewitować. W tym doświadczeniu ważną rolę odgrywa zjawisko
nadprzewodnictwa, polega ono na zaniku oporności przewodnika oraz indukcji
magnetycznej wewnątrz przewodnika.
Gdy w przewodniku zanika opór elektryczny, to prąd w nim
płynący może krążyć nieskończenie długo i to bez podłączonego źródła zasilania. Zanik indukcji magnetycznej wewnątrz
przewodnika prowadzi do wypychania pola magnetycznego z jego wnętrza.
Efekt ten jest obserwowany po obniżeniu temperatury do tzw.
temperatury krytycznej Tc –
charakterystycznej dla danego przewodnika.
Niską temperaturę gwarantuje ciekły azot, w którym
zanurzony jest nadprzewodnik. Kiedy zbliżamy do niego magnes, to pole
magnetyczne związane z magnesem zostaje częściowo wypchane z nadprzewodnika, a
w warstwie powierzchniowej nadprzewodnika indukuje się prąd wirowy. Prąd
indukcyjny ma zawsze taki kierunek, że wytworzone przez niego pole magnetyczne
przeciwdziała przyczynie, która go wywołała. Powstałe siły pola magnetycznego
równoważą siły grawitacji i w efekcie bryłka magnesu utrzymuje się w pewnej
odległości od nadprzewodnika (… aby przybliżyć tę tematykę, cytuje powyższe
objaśnienie z innego źródła- przyznacie, że nie jest to proste…). Co ciekawe,
dzięki nadprzewodnictwu japońskie pociągi Maglev’y , lewitując, osiągają
prędkości nawet powyżej 600 km/h.
Takie zjawiska ogólnie są nazywane ,,kwantowymi”, czyli
niemożliwymi do wyjaśnienia na gruncie fizyki klasycznej.
Po wykładzie
wszyscy pełni nowych, niesamowitych doświadczeń i emocji wróciliśmy do szkoły.
Była to moja
pierwsza lekcja fizyki i chociaż nie zawsze była zrozumiała, to naprawdę mnie
ona zaciekawiła i mam nadzieję, że jeszcze kiedyś będę miała okazję
uczestniczyć w podobnym wykładzie.
Dziękujemy
pani Anicie Frączek oraz p. Małgorzacie Jagodzińskiej za organizację wycieczki.
Julia Zwidryn VB
...................................................................................................................
