核心概念
化学反应
物理学
重力
火箭
推力
加压
引言
你有没有惊叹于烟花、玩具火箭或真正的宇宙飞船如何发射到空中？这可能是一件令人惊叹的事情。看到物体克服地球引力升空真是令人兴奋。发射航天器所需的强大推力来自其火箭中的化学反应。这意味着每次你看到航天器发射时，你都在观看化学在起作用。在这个活动中，你将使用两种简单的家用成分：小苏打和醋，将物体发射到空中。研究如何混合这些化学物质以获得最佳升力，然后在今年的独立日，你可以给你的家人带来一场自制的、挑战重力的表演！
背景
航天器是如何升空并进入太空的？简单的答案是它有火箭发动机来推进它。火箭依靠燃烧来提供航天器克服重力并进入轨道所需的推力。燃烧是燃料（例如，喷气燃料）和氧化剂（例如氧气）之间快速的放热化学反应，其中燃料燃烧并产生热量。通常燃料是有机化合物（含有氢和碳，有时含有金属和/或其他成分）。在化学反应过程中，会产生新的化合物。这些被称为废气。火箭以高压从底部排出热废气，从而将航天器向上推。
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在这个活动中，您将不会使用火箭燃料，而是使用小苏打（碳酸氢钠）和醋（醋酸）来进行不同类型的化学反应，从而发射由胶片罐制成的小型火箭。该反应产生水和二氧化碳（将以气泡的形式出现）。您将利用二氧化碳气体在密封的胶片罐中产生的压力来发射火箭。
材料
• 带盖子和密封的塑料胶片罐。富士或柯达罐应该可以。
• 小苏打
• 量匙
• 蜡纸或碗
• 勺子
• 水
• 醋
• 至少距离建筑物两米的开放室外区域。最好有一个坚硬、平坦的表面，例如铺砌的露台或车道。
• 安全护目镜
• 抹布或纸巾
• 可选：彩色纸、透明胶带、贴纸和剪刀
• 可选：一位观看的助手、一位拍摄视频的助手或带有三脚架的摄像机
准备
• 如果您愿意，可以装饰您的胶片罐火箭。您可以将一张彩色纸包裹在罐子上，并剪下纸张，使其刚好覆盖火箭的侧面（但不要高于或低于侧面）。将纸张均匀地包裹在罐子上后，用胶带固定。您可以添加其他平面装饰，例如贴纸或图纸。确保仍然容易盖上盖子。
• 请记住，当您发射胶片罐火箭时，请务必佩戴眼睛防护装置并小心谨慎！
步骤
• 将一茶匙 (tsp.) 的小苏打放在蜡纸或碗上。向小苏打中加入八分之一茶匙的水，并充分混合。如果您使用的是蜡纸，您可以小心地使用蜡纸将潮湿的小苏打折叠到自身上，以帮助混合水。
• 将胶片罐的盖子倒置，并将凹陷的内部装满潮湿的小苏打。（不要将小苏打放在罐子卡在盖子上的边缘附近。）将其紧紧地装好。将盖子暂时再次正面朝上。潮湿的小苏打是否留在原位？如果它留在原位，请继续准备醋。如果它掉出来，则向小苏打中添加少量水并将其混合，但尽量添加尽可能少的水。小苏打不需要长时间保持装在盖子中。
• 每次向罐中加入一茶匙的醋，将其几乎装满。您需要尽可能多地向罐中添加醋，只需足以在您稍后将盖子卡在罐子上时防止醋和小苏打接触即可。根据罐子的不同，这可能是大约五茶匙的醋。你用了多少醋？
• 到室外距离建筑物至少六英尺的开放区域。如果您想拍摄反应的视频，请设置摄像机，使其取景器中包含您将发射罐式火箭的位置以及至少一栋建筑物的第一层楼，然后开始视频。（或者，您可以请助手观察反应，以帮助您弄清楚罐子的高度。）
• 戴上您的安全护目镜。蹲在坚硬、平坦的地面附近，然后快速地将盖子卡在罐子上以将其密封。立即将罐子翻过来，使盖子朝下，然后迅速走开。等待化学反应发生。发生需要多长时间？当盖子弹出时，火箭应该发射。罐子飞多高？
• 提示：如果火箭没有发射，则盖子可能没有密封得足够紧。（如果发生这种情况，您可能只会看到许多泡沫从罐子中冒出。）火箭可能由于其他一些明显原因（例如没有足够快地密封盖子）而没有正常发射。如果它没有正确发射，请尝试再次准备并发射罐式火箭。您可能需要一些练习才能习惯发射火箭。
• 发射后，小心地用水冲洗盖子和罐子，然后擦干。如果您的罐子被彩色纸覆盖，请确保它不会太湿。
• 像以前一样准备潮湿的小苏打和醋，但这次使用的醋量比原来的一半多一点。例如，如果您使用了五茶匙的醋，则这次使用三茶匙。（仍然使用一茶匙的小苏打。）
• 再次到户外，戴上安全护目镜并发射您新准备的罐式火箭。发射所花费的时间比第一个火箭长、短还是差不多？它的距离比第一个火箭高、短还是差不多？
• 最后，用水冲洗盖子和罐子，擦干它们，然后像以前一样准备它们，但这次使用一茶匙的醋（或大约您最初使用量的五分之一）。戴上安全护目镜，到室外并发射罐式火箭。与其他两次发射相比，发射需要多长时间？与其他两次相比，罐子飞多高？
• 如果您不确定任何结果，可以尝试重复它们（使用相同量的小苏打和醋）。
• 哪种醋量导致发射高度最高？您认为这是为什么？
• 额外：您可以尝试进一步改变醋的量，看看这如何影响火箭的发射，例如使用一、二、三茶匙等醋。（您还可以重复测试过的相同条件，看看结果是否一致。）改变罐中醋的量如何改变它的发射方式？
• 额外：您还可以尝试改变小苏打的量（保持醋的量不变），看看这如何影响罐子的发射。例如，您可以尝试比较一、四分之三、二分之一和四分之一茶匙的小苏打。（调整并使用足够的水使小苏打粘在盖子的凹陷处。）改变盖子中小苏打的量如何影响罐子的发射？
• 额外：在您的火箭上添加一个锥体和鳍片（例如用彩色纸制作），然后使用您发现的最佳条件再次发射它。添加这些组件如何影响罐子的发射？观察和结果
使用最少量醋的发射是否导致了最高的发射高度？它是否也需要最长的发射时间？
当小苏打和醋混合在一起时，反应会产生水和二氧化碳气体。在密封的胶片罐中，二氧化碳气体不断积聚，直到所有密封气体的压力导致罐子弹出。然后，加压的二氧化碳通过开放的底部迅速逃离罐子。这就是化学反应为罐子提供发射所需的推力的方式。您可能已经注意到，当使用最少量的醋时，发射时间比使用更多醋时要长一些。因为罐子中的醋较少，所以二氧化碳气体有更多的空间来填充。从反应中产生更多的二氧化碳需要更长的时间，因此需要更多二氧化碳来填充这个更大的空间，并积聚足够的压力来像以前一样弹出盖子。总体而言，当使用最少量的醋时，更多的二氧化碳可以填充罐子，并且应该看到更高的发射高度（可能约为 15 英尺，而当罐子几乎装满醋时，约为 6 英尺）。
清理
如果您在混凝土表面上发射火箭，请在完成发射后用一些水喷洒表面。
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此活动由与 科学伙伴合作推出