غرق کردن کشتی با مایع ظرفشویی
اگر به مقاله امروز نگاهی بیندازید متوجه خواهید شد که موضوع بحث آن نیروهای بین مولکولی است. یکی از آثار ناشی از این نیروها، خاصیت مهم کشش سطحی در مایعات بویژه آب است. آزمایشی که در بخش دانش در آشپزخانه امروز با هم انجام می‌دهیم به کشش سطحی آب، دلیل به وجود آمدن آن، اهمیت و اثرش و راه از بین بردن آن می‌پردازد. اگر کنجکاو شدید و خواستید بیشتر در این باره بدانید می‌توانید مقاله امروز را هم مطالعه کنید. اگر هم نه، وسایل آزمایش را آماده کنید تا با هم یک آزمایش ساده و جالب دیگر انجام بدهیم!
چه‌چیزهایی لازم دارم؟
- یک تکه کاغذ به ابعاد تقریبی 3 سانتیمتر
- یک ظرف با ابعاد تقریبی 30 سانتیمتر
- چند قطره مایع ظرقشویی یا صابون مایع
چکار باید بکنم؟
ظرف را پر از آب کنید. تکه کاغذ را روی آب شناور کنید (تا موقعی که کاغذ خیس نشده باشد این کار، کار ساده‌ای است) .
حال یک قطره مایع ظرفشویی را از ارتفاع حدود 5 سانتیمتری در فاصله حدود 10 سانتیمتری کاغذ رها کنید. بهتر است مایع ظرفشویی را با کمی آب رقیق کرده باشید. چه اتفاقی می‌افتد؟
شاید حدس بزنید که این اتفاق به خاطر موج ایجاد شده بر اثر برخورد قطره با سطح آب است اما برای اینکه مطمئن شوید این طور نیست، آزمایش را با قطرات آب تکرار کنید. آیا باز هم همان اتفاق قبلی می‌افتد؟
بد نیست که آزمایش را با محلول‌هایی از مایع ظرفشویی با غلظت‌های مختلف تکرار کنید.
دقت کنید برای هر بار تکرار آزمایش باید آب داخل ظرف را تعویض کنید زیرا اگر آب داخل ظرف حاوی مایع ظرفشویی باشد آزمایش به خوبی انجام نمی‌شود. می‌توانید حدس بزنید چرا؟ فکر می‌کنید چرا این اتفاق می‌افتد؟
چرا این اتفاق می‌افتد؟
می‌دانیم که مولکول‌های همه مواد به همدیگر نیرو وارد کرده و به عبارتی همدیگر را جذب می‌کنند. این نیرو در جامدات قوی‌تر از مایعات و در مایعات قوی‌تر از گازها‌ست. مثلا وقتی مایعی را در ظرفی می‌ریزیم در سطح مایع این نیروها طوری رفتار می‌کنند که انگار سطح مایع مثل یک تشک ژیمناستیک است! در واقع مولکول‌ها را با در نظر گرفتن نیروی جاذبه بینشان می‌توان مثل گلوله‌هایی در نظر گرفت که با فنرهایی به هم متصل شده‌اند. همین مدل می‌تواند توضیح دهد که چرا حشرات می‌توانند روی سطح آب راه بروند و چرا کاغذ روی آب شناور ماند؟
شاید بدانید که نیروی بین مولکول‌ها از جنس نیروهای الکترومغناطیسی هستند و به دلیل قطبش (جدایی بارهای مثبت و منفی) مولکول‌ها به وجود می‌آیند. نیروهای مولکولی بین مولکول‌های آب و دیگر مواد قطبی خیلی قوی‌تر از نیروی بین مولکول‌های غیر قطبی مثل چربی‌ها و مواد نیمه‌قطبی مثل مایع ظرفشویی هستند. در واقع مولکول‌های مایع‌های شوینده یک طرفشان قطبی است و در آب راحت حل می‌شود و یک طرفشان غیرقطبی است و براحتی به چربی‌ها و کثیفی‌ها می‌چسبد. (مواد قطبی به هم و مواد غیرقطبی نیز به هم خوب می‌چسبند). همین خاصیت مولکول‌های مواد شوینده موجب می‌شود چربی‌های نامحلول در آب براحتی پس از احاطه شدن با مولکول‌های مواد شوینده در آب حل شوند. مولکول‌ها علاوه بر اینکه به مولکول‌های هم نوع خود علاقه دارند (نیرو وارد می‌کنند)، به مولکول‌های دیگر نیز گرایش دارند. برای همین قطره آب روی شیشه پخش می‌شود یا اصلا کاغذ خیس می‌شود و... (به این فکر کنید که چرا کاغذ چرب سخت‌تر خیس می‌شود.) وقتی کاغذ روی آب شناور است مولکول‌های آب از همه طرف (در راستای موازی با سطح آب)، آن را می‌کشند مثل گله مورچه‌هایی که تکه نانی را می‌کشند اما چون هر کدام به یک سمت نیرو وارد می‌کنند، تکه نان جابه‌جایی کمی دارد. حالا با اضافه کردن مایع ظرفشویی در یک سمت کاغذ، مولکول‌های مایع ظرفشویی سریعا در آب پخش شده و نیروهای بین مولکولی را به خاطر قطبش کمترشان (نیمه‌قطبی بودنشان و اندازه بزرگشان) کم می‌کنند. این مثل این است که با یک چاقو اتصال بخشی از مورچه‌ها را که یک طرف نان هستند از آن قطع کنیم. با این کار تکه نان به سمت مخالف (سمتی که هنوز مورچه‌ها در حال فعالیت‌اند!) حرکت می‌کند. برای تکه کاغذ هم دقیقا همین اتفاق می‌افتد. با ضعیف شدن نیروهای یک سمت کاغذ، به سرعت به سمت دیگر کشیده می‌شود. حالا حتما فهمیدید چرا برای تکرار آزمایش باید آب ظرف را عوض کرد. فکر می‌کنید بشود با کاغذ چرب هم این آزمایش را انجام داد؟
دانش
غرق کردن کشتی با مایع ظرفشویی
اگر به مقاله امروز نگاهی بیندازید متوجه خواهید شد که موضوع بحث آن نیروهای بین مولکولی است. یکی از آثار ناشی از این نیروها، خاصیت مهم کشش سطحی در مایعات بویژه آب است. آزمایشی که در بخش دانش در آشپزخانه امروز با هم انجام می‌دهیم به کشش سطحی آب، دلیل به وجود آمدن آن، اهمیت و اثرش و راه از بین بردن آن می‌پردازد. اگر کنجکاو شدید و خواستید بیشتر در این باره بدانید می‌توانید مقاله امروز را هم مطالعه کنید. اگر هم نه، وسایل آزمایش را آماده کنید تا با هم یک آزمایش ساده و جالب دیگر انجام بدهیم!
چه‌چیزهایی لازم دارم؟
- یک تکه کاغذ به ابعاد تقریبی 3 سانتیمتر
- یک ظرف با ابعاد تقریبی 30 سانتیمتر
- چند قطره مایع ظرقشویی یا صابون مایع
چکار باید بکنم؟
ظرف را پر از آب کنید. تکه کاغذ را روی آب شناور کنید (تا موقعی که کاغذ خیس نشده باشد این کار، کار ساده‌ای است) .
حال یک قطره مایع ظرفشویی را از ارتفاع حدود 5 سانتیمتری در فاصله حدود 10 سانتیمتری کاغذ رها کنید. بهتر است مایع ظرفشویی را با کمی آب رقیق کرده باشید. چه اتفاقی می‌افتد؟
شاید حدس بزنید که این اتفاق به خاطر موج ایجاد شده بر اثر برخورد قطره با سطح آب است اما برای اینکه مطمئن شوید این طور نیست، آزمایش را با قطرات آب تکرار کنید. آیا باز هم همان اتفاق قبلی می‌افتد؟
بد نیست که آزمایش را با محلول‌هایی از مایع ظرفشویی با غلظت‌های مختلف تکرار کنید.
دقت کنید برای هر بار تکرار آزمایش باید آب داخل ظرف را تعویض کنید زیرا اگر آب داخل ظرف حاوی مایع ظرفشویی باشد آزمایش به خوبی انجام نمی‌شود. می‌توانید حدس بزنید چرا؟ فکر می‌کنید چرا این اتفاق می‌افتد؟
چرا این اتفاق می‌افتد؟
می‌دانیم که مولکول‌های همه مواد به همدیگر نیرو وارد کرده و به عبارتی همدیگر را جذب می‌کنند. این نیرو در جامدات قوی‌تر از مایعات و در مایعات قوی‌تر از گازها‌ست. مثلا وقتی مایعی را در ظرفی می‌ریزیم در سطح مایع این نیروها طوری رفتار می‌کنند که انگار سطح مایع مثل یک تشک ژیمناستیک است! در واقع مولکول‌ها را با در نظر گرفتن نیروی جاذبه بینشان می‌توان مثل گلوله‌هایی در نظر گرفت که با فنرهایی به هم متصل شده‌اند. همین مدل می‌تواند توضیح دهد که چرا حشرات می‌توانند روی سطح آب راه بروند و چرا کاغذ روی آب شناور ماند؟
شاید بدانید که نیروی بین مولکول‌ها از جنس نیروهای الکترومغناطیسی هستند و به دلیل قطبش (جدایی بارهای مثبت و منفی) مولکول‌ها به وجود می‌آیند. نیروهای مولکولی بین مولکول‌های آب و دیگر مواد قطبی خیلی قوی‌تر از نیروی بین مولکول‌های غیر قطبی مثل چربی‌ها و مواد نیمه‌قطبی مثل مایع ظرفشویی هستند. در واقع مولکول‌های مایع‌های شوینده یک طرفشان قطبی است و در آب راحت حل می‌شود و یک طرفشان غیرقطبی است و براحتی به چربی‌ها و کثیفی‌ها می‌چسبد. (مواد قطبی به هم و مواد غیرقطبی نیز به هم خوب می‌چسبند). همین خاصیت مولکول‌های مواد شوینده موجب می‌شود چربی‌های نامحلول در آب براحتی پس از احاطه شدن با مولکول‌های مواد شوینده در آب حل شوند. مولکول‌ها علاوه بر اینکه به مولکول‌های هم نوع خود علاقه دارند (نیرو وارد می‌کنند)، به مولکول‌های دیگر نیز گرایش دارند. برای همین قطره آب روی شیشه پخش می‌شود یا اصلا کاغذ خیس می‌شود و... (به این فکر کنید که چرا کاغذ چرب سخت‌تر خیس می‌شود.) وقتی کاغذ روی آب شناور است مولکول‌های آب از همه طرف (در راستای موازی با سطح آب)، آن را می‌کشند مثل گله مورچه‌هایی که تکه نانی را می‌کشند اما چون هر کدام به یک سمت نیرو وارد می‌کنند، تکه نان جابه‌جایی کمی دارد. حالا با اضافه کردن مایع ظرفشویی در یک سمت کاغذ، مولکول‌های مایع ظرفشویی سریعا در آب پخش شده و نیروهای بین مولکولی را به خاطر قطبش کمترشان (نیمه‌قطبی بودنشان و اندازه بزرگشان) کم می‌کنند. این مثل این است که با یک چاقو اتصال بخشی از مورچه‌ها را که یک طرف نان هستند از آن قطع کنیم. با این کار تکه نان به سمت مخالف (سمتی که هنوز مورچه‌ها در حال فعالیت‌اند!) حرکت می‌کند. برای تکه کاغذ هم دقیقا همین اتفاق می‌افتد. با ضعیف شدن نیروهای یک سمت کاغذ، به سرعت به سمت دیگر کشیده می‌شود. حالا حتما فهمیدید چرا برای تکرار آزمایش باید آب ظرف را عوض کرد. فکر می‌کنید بشود با کاغذ چرب هم این آزمایش را انجام داد؟
ارسال نظر
پربیننده