چه مواقعی بهتر است یخ قالبی بخریم و چه مواقعی یخ خرد شده؟
حساب کنید:
معمولا یک قالب یخ زودتر آب می شود یا همان قالب، وقتی به سه تکه خرد شده باشد؟
راهنمایی:
مساحت قسمت هایی از یخ را که در تماس با هواست، حساب کنید.
معماران، طراحان تزئینات داخلی، شیمی دانان و مهندسان محیط زیست در حرفه خود از مساحت سطوح و اندازه حجم استفاده می کنند.
پاسخ:
سه تکه یخ زودتر ذوب می شوند.
شروع کنید:
گرما از طریق سطوح خارجی شیء به آن وارد می شود. هر چه سطح یک شیء بزرگ تر باشد، سریع تر ذوب می شود. به همین ترتیب هر چه مساحت سطوح خارجی یخ بیشتر باشد، سریع تر آب خواهد شد. پس بهتر است مساحت سطح یخ را در دو حالت مقایسه نمایید.
راه حل:
اگر ضلع هر یک از مکعب های کوچک 1 سانتی متر باشد، مساحت هر وجه مکعب برابر طول ضرب در عرض یعنی (1=1×1) یک سانتی متر مربع می گردد.
هر مکعب دارای 6 وجه است که مساحت هر وجه آن 1 سانتی متر مربع می شود، در نتیجه مجموع مساحت سطوح خارجی هر مکعب 6 سانتی متر مربع خواهد گردید. از آن جایی که سه تکه مکعب کوچک داریم بنابراین مجموع مساحت سطوح سه مکعب 6×3 یا 18 سانتی متر مربع می شود.
در قالب بزرگ یخ، چهار وجه مستطیل شکل داریم که مساحت هر یک ( 1 × 3) و در مجموع 12 سانتی متر مربع می شود. این قالب یخ 2 وجه مربعی هم دارد که مساحت هر یک (1×1) یعنی در مجموع 2 سانتی متر مربع می گردد. بنابراین مساحت سطح قالب بزرگ یخ 2+12 یا 14 سانتی متر مربع است. در نتیجه سه تکه یخ زودتر آب می شوند زیرا مساحت سطوح آن ها 18 سانتی متر مربع شده است.
هنگامی که یک قالب یخ را به مکعب های کوچک تری خرد می کنیم چه اتفاقی می افتد؟
در واقع مساحت سطوحی که در تماس با هوا قرار می گیرند، بیشتر می شود و سرعت ذوب شدن افزایش می یابد.
تحقیق کنید:
مسائل اضافی:
1- دو بطری مشابه آب سرد را در زیر نور خورشید قرار می دهیم. اگر یک بطری 1 لیتری و بطری دیگر 2 لیتری باشد، بعد از 15 دقیقه کدام یک خنک تر است؟
2- مساحت کلیه سطوح خارجی این جعبه را محاسبه کنید:
3- آیا همه جعبه هایی که مساحت سطوح خارجی شان برابر است، حجم یکسانی دارند؟
4- آیا همه جعبه هایی که حجم یکسان دارند، مساحت سطوح خارجی شان با هم برابر است؟
فکر کنید:
- یخ های کروی شکل نسبت به سایر اشکال یخ، دیرتر ذوب می شوند.
- آیا مساحت سطوح، بر چگونگی طراحی ساختمان ها توسط معماران تاثیر می گذارد؟
- چرا باید برخی از قرص ها را قبل از خوردن، خرد کرد؟
- وقتی فردی به داخل آب سرد سقوط می کند، خطر هیپوترمی ( افت خطرناک دمای بدن ) بیش از خطر غرق شدن است. اگر داخل آب تن ها بودید و جلیقه نجات هم به تن داشتید مطابق شکل 1 در وضعیت " کاهش خروج گرما " قرار گیرید بدین ترتیب که دست های تان را نزدیک سینه قرار دهید پاهای خود را به حالت ضربدری، تا آن جا که می توانید داخل شکم تان جمع کنید. اگر به همراه 2 یا چند نفر در آب افتاده اید، مطابق شکل 2 به یکدیگر بچسبید یعنی نزدیک یکدیگر بایستید و در همین وضعیت بی حرکت بمانید تا مانع تماس آب سرد با بعضی قسمت های بدن تان گردید. این وضعیت به بیشتر زنده ماندن بچه های کوچک کمک خواهد کرد.
- آیا یک حبه سیر درسته، طعم بیشتری ایجاد می کند یا یک حبه سیر خرده شده؟
- چرا معمولا در یک پارچ شربت یک حلقه یخ می اندازند ولی دور قوطی های نوشابه قطعات یخ خرد شده می ریزند؟
آیا می دانید:
- ساقه گیاه کاکتوس ضخیم و استوانه ای است تا مساحت سطح خارجی آن کاهش یابد و منجر به ذخیره آب بیشتری می گردد. بیشتر گونه های کاکتوس برگ ندارند زیرا برگ ها باعث تبخیر بیشتر در هوای خشک بیابان می گردند.
- آب یکی از عجیب ترین مواد جهان است. حجم بیشتر مایعات هنگام انجماد کاهش می یابد ولی آب، افزایش حجم پیدا می کند. یعنی هنگام جامد بودن چگالی بیشتری نسبت به حالت مایع دارد و این علت، شناور بودن یخ می باشد.
- عامل تعیین کننده در مدت زمان خنک ماندن یک چیز با استفاده از یخ، به نوع یخ به کار برده شده بستگی دارد.
پاسخ به مسائل اضافی:
1- بطری 2 لیتری.
2- 112 سانتی متر مربع.
3- خیر.
4- خیر.
مترجم: منصوره فروزان
گروه مدرسه اینترنتی تبیان - تنظیم: طیبه موسیوند
