بررسی حالات مختلف آب- جلسه دوم

اهداف:

بررسی نحوه یخ زدن آب
آشنایی با ساختار مولکول یخ

وسایل مورد نیاز:

یخ رنگی

یخ رنگی می تواند اطلاعات بسیار مفیدی درباره نحوه یخ زدن آب به ما بدهد. یک لیوان کاغذی را تا نیمه با آب مقطر پر نمایید. دو قطره رنگ خوراکی تیره به آن بیافزایید و با یک قاشق، خوب به هم بزنید و لیوان را در فریزر قرار دهید. رنگ به چه نحوی در یخ پخش می شود؟

هنگامی که یخ کامل شد، لیوان کاغذی را از دور یخ پاره نمایید.

پخش رنگ در یخ به چه صورت می باشد؟

شکل رنگ به چه صورت است؟

چگونه می توانید این شکل را توجیه نمایید؟

نحوه پخش رنگ با نحوه یخ زدن آب رابطه دارد.

آب خالص در دمای 0 درجه سانتی گراد یخ می بندد. در این دما کریستال های یخ، از سطح رویی آب شروع به تشکیل می نمایند زیرا این مکان در مجاورت سرما می باشد و سپس لایه های زیر به صورت لایه لایه شروع به یخ زدن می نمایند. نحوه ایجاد کریستال ها در آب، روند خاصی دارد که البته با چشم ما قابل مشاهده نمی باشد.

نحوه یخ زدن به صورت هگزاگونال یا شش وجهی می باشد که به صورت 6 وجهی نسبت به هم قرار می گیرند و این 6 وجهی ها به تعداد زیاد تکرار می شوند و هر لایه در حقیقت الگویی برای لایه بعدی می شود که طبق این لایه تشکیل کریستال بدهند:

در شکل فوق بین مولکول های موجود در هر لایه، با خط چین مشخص شده اند.

باتوجه به مطالب بیان شده، این 6 مجهی ها ستون هایی با مرکز خالی تشکیل می دهند. رنگ افزوده شده به آب در این آزمایش نوعی ناخالصی به حساب می آید، زیرا شکل مولکول های آن مشابه مولکول های آب نبوده و لذا نمی توانند در این 6 وجهی ها جای بگیرند.

با ایجاد کریستال های یخ، مولکول های آب مولکول های رنگ خوراکی را به کنار فشار می دهند. کم کم که مولکول ها یخ زدند و مقدار آب باقیمانده کم تر و کم تر شد، مولکول های رنگ در میان آب باقیمانده گرفتار می شوند و لذا رنگ بخشی که از همه دیرتر یخ می بندد، تیره تر خواهد بود.

آیا اصول بیان شده با مشاهدات شما سازگار می باشند؟

تکلیف: از یخ ساخته شده عکس بگیرید و برای ما ارسال کنید.

محل بازدید/ اردو/ خرید: سردخانه صنعتی

منابع مطالعه: تحقیق کنید دستگاه های برف ساز، با چه مکانیزمی کار می کنند؟