آشنایی با برف - جلسه دوم
اهداف:
طرح یک آزمایش برای ساخت برف، آشنایی با طرز کار ماشین های تولید برف مصنوعی.
وسائل مورد نیاز:
یک بطری خالی پلاستیکی
سه عدد لیوان عایق حرارتی نسبتاً بزرگ
یک اسفج کوچک با ضخامت 5/1 سانتی متر
یک نخ نایلونی کوتاه
یک عدد سوزن دوزندگی محکم
4 عدد سوزن میخی یا میخ نازک
یک عدد گیره کاغذ
چند عدد دستمال کاغذی
ساخت برف
مرحله اول:
بعد از این که بطری را کاملاً تمیز با آب شستشو دادید، با استفاده از یک چاقوی تیز ته بطری را به ضخامت 5/1 سانتی متر برش دهید. در مرکز قطعه جداشده از ته بطری با استفاده از یک چاقوی تیز یا یک سوزن ضخیم یک سوراخ ایجاد کنید و سپس 4 سوراخ دیگر در اطراف آن ایجاد کنید. حال اسفنج را به اندازه قطر ته بطری برش بزنید تا کاملاً در ته بطری جای بگیرد و سپس اسفنج را از 4 طرف با استفاده از 4 سوزن یا میخ محکم کنید. حال نخ نایلونی را با استفاده از سوزن از سوراخ ته بطری و بعد از اسفنج عبور دهید. یک سر نخ نایلونی را با استفاده از نوار چسب به قسمت خارجی بطری متصل کنید و به سر دیگر آن یک گیره کاغذی گره بزنید (سمت داخلی بطری).
شکل1: قطعه بریده شده از ته بطری به همراه اسفنج داخل آن، نخ نایلونی عبوری از سوراخ وسط اسفنج
مرحله دوم:
حال تکه آماده شده را دوباره به بطری اولیه متصل می کنیم. باید توجه کنید که باید گیره کاغذی در وسط بطری معلق باشد درست مانند شکل.
شکل2: بطری آماده شده برای انجام آزمایش و سه عدد لیوان عایق حرارتی
مرحله سوم:
در این مرحله سه لیوان را داخل هم قرار داده و سپس بطری را به صورت معکوس در آن قرار دهید. انتهای بطری که اسفنج قرار دارد باید با لیوان تقریباً هم سطح باشد و یا فضای خالی حدوداً 5/2 سانتی متر بین بطری و لیوان باشد. حال با استفاده از یخ خشک اطراف بطری را کاملاً بپوشانید. کنید که دمای یخ خشک حدود 60- درجه سانتی گراد است و باید از دستکش برای حمل آنها استفاده کنید. حال از سوراخ انتهای بطری، اسفنج را خیس کنید. روی یخ ها را با استفاده از حوله های کاغذی بپوشانید تا ذوب شدن آن ها را به تاخیر بیاندازید. باید تعداد یخ خشک ها به اندازه باشد تا از آزمایش نتیجه خوبی بگیرید.
شکل3: بطری قرار گرفته در لیوان های عایق و احاطه شده توسط یخ خشک
مرحله چهارم:
حال به تدریج بعد از 5-10 دقیقه باید شکل گیری بلورهای یخ کوچک را برروی نخ ببینید و بعد از حدود یک ساعت باید مقدار خوبی بلور بر روی نخ نایلونی مشاهده کنید که در واقع همان دانه برف تشکیل شده است.
شکل4: برف تشکیل شده بر روی نخ نایلونی بعد از حدود یک ساعت
امروزه ورزش اسکی یکی از سرگرمی ها و تفریحات بشری محسوب می شود و برف یکی از ملزومات این ورزش بشمار می رود. گاهی بدلیل شرایط جوی میزان بارش برف به مقدار کافی نیست و برای حل این مشکل برخی از دانشمندان دستگاه برف ساز طراحی و ساختند. این دستگاه برف ساز بنام اسلحه ی برف یا توپ برف شناخته شده است. این دستگاه نه تنها در مواقعی که برف نمی بارد برای ایجاد برف مصنوعی مورد استفاده قرار می گیرد بلکه در مواقعی که پیست اسکی پوشش خوبی از برف برای اسکی دارد نیز از این دستگاه برای افزایش ماندگاری برف پیست استفاده می شود. برفی که توسط دستگاه برف ساز تولید می شود دقیقاً مشابه برف طبیعی است و تنها تفاوت در روش تولید برف است.
آشنایی با دستگاه برف ساز:
برای ایجاد برف مصنوعی به دو عنصر اصلی آب و دمای پایین نیاز داریم. برای ساخت برف بهتر است از ذرات معلق هم استفاده کرد که فرآیند تشکیل برف بهتر انجام گیرد. البته آب در خود دارای ذرات معلقی هست که به تشکیل برف کمک می کند ولی برای افزایش بازده برف و تبدیل شدن تمام مولکول های آب به برف از ذراتی استفاده می شود که جاذب بسیار خوبی برای مولکول های آب باشند. دستگاه های برف ساز متنوع زیادی وجود دارد که اساس کار آن ها برای تولید برف یکسان است اما با تغییر میزان آب و ذرات معلق کیفیت برف تولید شده در این دستگاه ها متفاوت است.
شکل 5: تصویر اسلحه برف
سۆال: دستگاه برف ساز چگونه برف تولید می کنند و اجزاء تشکیل دهنده ی آن چیست؟
جواب: در دستگاه های مرسوم برف ساز ذرات سرد شده آب با فشار باد مخلوط می شود و به ذرات پودری و یا همان برف تبدیل می شود. در پشت این دستگاه دو شلنگ وجود دارد که یکی به کمپرسور باد متصل می شود و دیگری به منبع آب متصل می شود.
شکل 6: تصویر اجزاء اسلحه ی برف ساز
سۆال: دستگاه کمپرسور باد چه نقشی را در ساخت برف ایفا می کند؟
جواب:
1. دراین دستگاه فشار باد منجر به تبدیل آب به ذرات ریز می شود و آب به پودر درآید.
2. باعث ترکیب ذرات آب با هوا می شود.
3. ذرات یخ زده آب به صورت برف به هوا پرتاب شود.
4. باعث می شود که غلظت ذرات معلق هوا در کمپرسور به علت فشرده شدن افزایش پیدا کند و شانس تبدیل به بلور بیشتر شود.
نوعی دیگر از دستگاه های برف ساز وجود دارد که بدون کمپرسور باد کار می کند. در این نوع فشار باد وجود ندارد بلکه آب از نازلی اسپری می شود و زمانیکه آب به صورت پودر در آمد در یک محفظه با دمای پایین قرار می گیرد و با فن های قوی با هوا پرتاب می شود.
همان طور که گفته شد دما نقش مهمی را در دستگاه برف ساز ایفا می کند و در شرایطی که دمای محیط به اندازه ی کافی پایین نباشد، باید از یک سیستم سرد کننده استفاده شود.
سۆال: آیا دستگاه برف ساز به جز تولید برف در پیست های اسکی کاربردهای دیگری دارد؟
جواب: مهمترین کاربرد این دستگاه در پیست های اسکی می باشد. اما همان طور که در جلسه ی قبل نیز اشاره شد، برف عایق خوبی برای گرما محسوب می شود و بنابراین این دستگاه برای تولید برف در مزارع کشاورزی به منظور جلوگیری از سرمازدگی نیز استفاده می شود. همچنین از تولید برف مصنوعی می توان برای تست هواپیماها در شرایط برفی در مناطقی که بارش برف بسیار کم است، استفاده نمود.
مطالب مرتبط:
