سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
اکثر مایعات در هنگام سرد شدن کاهش حجم می دهند، یعنی حجم مقدار معینی از آن مایع پس از یخ زدن کم تر شده و چگالی آن افزایش خواهد یافت ولی این ماجرا درباره آب به نحو دیگری می باشد....
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

بررسی حالات مختلف آب- جلسه چهارم

اهداف:

 

وسایل مورد نیاز:

بررسی حالات مختلف آب- جلسه 4

چرا یخ بر روی آب شناور می ماند؟

اکثر مایعات در هنگام سرد شدن کاهش حجم می دهند، یعنی حجم مقدار معینی از آن مایع پس از یخ زدن کم تر شده و چگالی آن افزایش خواهد یافت ولی این ماجرا درباره آب به نحو دیگری می باشد.

یک ظرف پلاستیکی مقاوم را تا جای ممکن از آب پر کرده و درب آن را محکم ببندید و آن را شب تا صبح درون فریزر قرار دهید تا یخ بزند. روز بعد آن را مشاهده کنید.

چه تغییراتی در آن به وجود آمده؟

آیا حجم آب پس از یخ زدن کاهش یافته یا زیاد شده؟

بررسی حالات مختلف آب- جلسه 4

آب نیز مانند سایر مایعات، با سرد شدن کاهش حجم می دهد، ولی برخلاف سایر مایعات هنگامی که دمای آب به 4°c  می رسد، اتفاق عجیبی برای آن اتفاق می افتد. هنگامی که در این دما آب سردتر می شود، شروع به منبسط شدن و افزایش حجم می دهد و این افزایش حجم تا انجماد آن ادامه می یابد، لذا حجم یخ از حجم همان مقدار یخ بیش تر می باشد و چگالی آن کم تر.

 

آیا یک قالب یخ بر روی آب شناور می ماند؟ این پدیده را امتحان کنید.

بررسی حالات مختلف آب- جلسه 4

به نظر شما چه چیز باعث می شود رفتار آب با سایر مایعات متفاوت باشد؟ پاسخ پیوند هیدروژنی می باشد.

می دانیم کهمولکول آب، یک مولکول قطبی می باشد و سمت اکسیژن مقداری منفی و سمت نیتروژن مقداری مثبت می باشد.

یک اتم هیدروژن هرچند که به اتم اکسیژن خود پیوند برقرار می کند، به اتم های اکسیژن مجاور خود نیز نیرو جاذبه وارد می کند. هنگامی که دو مولکول به هم به مقدار کافی نزدیک می شوند، این نیرو به یک پیوند موقتی تبدیل می گردد.

 

این گونه پیوندها پیوندهای هیدروژنی نامیده می شوند.

یک پیوند هیدروژنی بین دو مولکول آب را در شکل زیر مشاهده می کنید:

 

بررسی حالات مختلف آب- جلسه 4

قدرتپیوند هیدروژنی تنها یک بیستم قدرت پیوند هیدروژن و اکسیژن در مولکول آب می باشد.

پیوندهای هیدروژنی به سادگی ایجاد و به سادگی نیز گسسته می شوند، شکل زیر پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب را نشان می دهد.

بررسی حالات مختلف آب- جلسه 4

هرچند پیوندهای هیدروژنی پیوندهای ضعیفی می باشند، ولی مانند چسب عمل می کنند و در حقیقت دلیل اصلی رفتار غیرعادی آب در هنگام کاهش دما، همین پیوندهای هیدروژنی می باشند.

بررسی حالات مختلف آب- جلسه 4

 

سرعت حرکت مولکول های مواد با افزایش دما، افزایش و با کاهش دما، کاهش می یابد. با کاهش یافتن سرعت حرکت مولکول ها در دماهای پایین، برخورد بین مولکول ها نیز با سرعت و شدت کم تری اتفاق می افتد و لذا فاصله آن ها از هم کم تر خواهد شد.

در دمای c 4° پیوندهای هیدروژنی در آب از نزدیک تر شدن مولکول ها به هم جلوگیری می کنند. با کم شدن دما این پدیده افزایش می یابد لذا آب شروع به انبساط می کند.

بررسی حالات مختلف آب- جلسه 4

این انبساط تا یخ زدن آب ادامه پیدا می کند. در حقیقت دلیل ایجاد ساختار 6 وجهی در کریستال های یخ و وجود فضاهای خالی در میان آن ها نیز همین پیوندهای هیدروژنی می باشد. شکل زیر نحوه ایجاد این پیوندهای هیدروژنی را نشان می دهد که باعث کاهش چگالی یخ نسبت به آب می شوند.

بررسی حالات مختلف آب- جلسه 4

فکر می کنید اگر 10 فنجان آب را منجمد کنید، چند فنجان یخ به دست خواهید آورد؟ حجم آب در هنگام یخ زدن 10% افزایش می یابد، لذا با این کار 11 فنجان یخ بدست خواهیم آورد.

بررسی حالات مختلف آب- جلسه 4

این خاصیت آب باعث می شود لوله های فولادی ضخیم آب تر کند و همچنین سنگ های عظیم ترک برداشته و بشکنند. عامل اصلی فرسایش کوه ها، همین پدیده می باشد.

یخ های موجود بر روی سطح آب دریاچه ها، مانند عایق عمل کرده و جلوی یخ زدن آب های زیر خود را می گیرد و لذا حیات در آب های عمیق تر ادامه خواهد یافت. در صورتی که این یخ ها به داخل آب فرو روند، کل آب دریاچه از کف تا سطح یخ زده و به حالت جامد در خواهد آمد و موجودات زنده موجود در آن آب خواهند مرد.

بررسی حالات مختلف آب- جلسه 4

تکلیف:

1- مشاهدات خود را مکتوب کرده و برای ما ارسال نمایید.

2- چندین مایع دیگر که در اطراف شما وجود دارند را منجمد کرده و بررسی کنید که آیا یخ آن ها در مایع آن ها حل می شود یا خیر؟ نتیجه را برای ما ارسال کنید.

3- بررسی کنید که آیا با ذوب شدن یخ های موجود بر روی سطح یک لیوان که تا بالا پر است، آب از لبه آن به بیرون می ریزد یا خیر؟

 

محل بازدید/ اردو/ خرید: ---------------------------------

 

منابع مطالعه: -------------------------------

 

بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان

تهیه: پوریا میرعشقی - تنظیم: یگانه داودی  

 

مطالب مرتبط:

بررسی حالات مختلف آب - جلسه اول

بررسی حالات مختلف آب – جلسه دوم

بررسی حالات مختلف آب – جلسه سوم

بررسی حالات مختلف آب – جلسه چهارم

بررسی حالات مختلف آب – جلسه پنجم

بررسی حالات مختلف آب – جلسه ششم

بررسی حالات مختلف آب – جلسه هفتم

بررسی حالات مختلف آب – جلسه هشتم

 

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین