Mətbəxdən çıxmadan fizikanı öyrənir, uşaqlara dərs deyirik

2024 Müəllif: Seth Attwood | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 15:57

Hər gün mətbəxdə 1-2 saat vaxt keçiririk. Kimsə az, kimsə çox. Səhər yeməyi, nahar və ya şam yeməyi hazırlayarkən nadir hallarda fiziki hadisələr haqqında düşünürük. Ancaq gündəlik şəraitdə mətbəxdə, mənzildə olduğundan daha çox konsentrasiya ola bilməz. Uşaqlara fizikanı izah etmək üçün yaxşı fürsət!

1. Diffuziya

Mətbəxdə daima bu fenomenlə qarşılaşırıq. Onun adı latın diffusio - qarşılıqlı təsir, səpələnmə, paylama sözündən götürülmüşdür.

Bu, iki bitişik maddənin molekullarının və ya atomlarının qarşılıqlı nüfuz prosesidir. Diffuziya sürəti bədənin kəsişmə sahəsinə (həcmi) və qarışıq maddələrin konsentrasiyaları, temperaturları fərqinə mütənasibdir. Temperatur fərqi varsa, o zaman yayılma istiqamətini (gradient) təyin edir - istidən soyuğa. Nəticədə molekulların və ya atomların konsentrasiyalarının kortəbii uyğunlaşması baş verir.

Bu fenomeni mətbəxdə qoxular yayıldıqda müşahidə etmək olar. Qazların yayılması sayəsində başqa bir otaqda oturaraq, nə bişirdiyini başa düşə bilərsiniz. Bildiyiniz kimi, təbii qaz qoxusuzdur və məişət qazının sızmasının aşkar edilməsini asanlaşdırmaq üçün ona əlavə əlavə edilir.

Etil merkaptan kimi bir odorant kəskin bir qoxu əlavə edir. Ocaq ilk dəfə yanmazsa, o zaman uşaqlıqdan məişət qazının qoxusu kimi bildiyimiz spesifik bir qoxu hiss edə bilərik.

Çay dənələrini və ya bir paket çayı qaynar suya atsanız və qarışdırmasanız, çay dəmləməsinin təmiz su həcmində necə yayıldığını görə bilərsiniz.

Bu mayelərin yayılmasıdır. Bərk cisimdə diffuziyaya misal olaraq pomidor, xiyar, göbələk və ya kələmin duzlanması ola bilər. Sudakı duz kristalları xaotik şəkildə hərəkət edərək tərəvəz və ya göbələklərin tərkibindəki maddələrin molekulları arasında nüfuz edən Na və Cl ionlarına parçalanır.

2. Aqreqasiya vəziyyətinin dəyişməsi

Bir neçəmiz sol stəkan suda bir neçə gündən sonra suyun eyni hissəsinin otaq temperaturunda 1-2 dəqiqə qaynadarkən buxarlandığını gördük. Soyuducuda buz kubları üçün yemək və ya suyu dondurduqda bunun necə baş verdiyini düşünmürük.

Bu arada, bu ən ümumi və ümumi mətbəx hadisələri asanlıqla izah olunur. Maye bərk və qazlar arasında aralıq vəziyyətə malikdir.

Qaynama və ya donmadan başqa temperaturlarda mayenin molekulları arasındakı cazibə qüvvələri bərk və qazlarda olduğu kimi güclü və zəif deyil. Buna görə də, məsələn, yalnız enerji (günəş şüalarından, otaq temperaturunda hava molekullarından) qəbul edərək, açıq səthdən maye molekulları tədricən qaz fazasına keçir və maye səthinin üstündə buxar təzyiqi yaradır.

Buxarlanma dərəcəsi mayenin səthinin artması, temperaturun artması və xarici təzyiqin azalması ilə artır. Temperatur artarsa, bu mayenin buxar təzyiqi xarici təzyiqə çatır. Bunun baş verdiyi temperatur qaynama nöqtəsi adlanır. Xarici təzyiqin azalması ilə qaynama nöqtəsi azalır. Ona görə də dağlıq ərazilərdə su daha tez qaynayır.

Əksinə, temperatur aşağı düşdükdə su molekulları öz kinetik enerjilərini öz aralarındakı cazibə qüvvələri səviyyəsinə qədər itirirlər. Onlar artıq xaotik şəkildə hərəkət etmirlər, bu da bərk cisimlər kimi kristal şəbəkənin əmələ gəlməsinə imkan verir. Bunun baş verdiyi 0 ° C temperatur suyun donma nöqtəsi adlanır.

Dondurulduqda su genişlənir. Bir çox insanlar tez soyumaq üçün dondurucuya içki ilə plastik şüşə qoyduqda və bu barədə unutduqda bu fenomenlə tanış ola bildilər, sonra şüşə partladı. 4 ° C temperaturda soyuduqda, ilk növbədə suyun sıxlığında artım müşahidə olunur, bu zaman onun maksimum sıxlığı və minimum həcminə çatır. Sonra 4 ilə 0 ° C arasında olan temperaturda su molekulunda bağların yenidən qurulması baş verir və strukturu daha az sıx olur.

0 ° C temperaturda suyun maye fazası bərk hala gəlir. Su tamamilə donub buza çevrildikdən sonra onun həcmi 8,4% artır ki, bu da plastik şüşənin partlamasına səbəb olur. Bir çox məhsulların tərkibində mayenin miqdarı azdır, ona görə də dondurulan zaman həcmi o qədər də nəzərəçarpacaq dərəcədə artmır.

3. Absorbsiya və adsorbsiya

Latın sorbeo (udmaq) adlanan bu iki demək olar ki, ayrılmaz hadisə, məsələn, bir qazanda və ya qazanda suyu qızdırarkən müşahidə olunur. Bir maye üzərində kimyəvi təsir göstərməyən bir qaz, bununla belə, onunla təmasda olduqda onu uda bilər. Bu fenomen udma adlanır.

Qazlar bərk incə dənəli və ya məsaməli cisimlər tərəfindən udulmuş zaman, onların əksəriyyəti sıx şəkildə yığılır və məsamələrin və ya taxılların səthində saxlanılır və bütün həcmdə paylanmır. Bu halda proses adsorbsiya adlanır. Bu hadisələri su qaynadarkən müşahidə etmək olar - qızdırılan zaman qazanın və ya çaydanın divarlarından baloncuklar ayrılır.

Sudan ayrılan havanın tərkibində 63% azot və 36% oksigen var. Ümumiyyətlə, atmosfer havası 78% azot və 21% oksigendən ibarətdir.

Açıq qabda olan süfrə duzu hiqroskopik xüsusiyyətlərinə - su buxarının havadan udulmasına görə nəm ola bilər. Çörək soda isə qoxuları aradan qaldırmaq üçün soyuducuya qoyulduqda adsorbent rolunu oynayır.

4. Arximed qanununun təzahürü

Toyuq ətini bişirməyə hazır olduqdan sonra qazana toyuqun ölçüsündən asılı olaraq təxminən yarısı və ya ¾ su ilə doldururuq. Karkası su ilə qazana batıraraq, toyuqun suda çəkisinin nəzərəçarpacaq dərəcədə azaldığını və suyun qazanın kənarlarına qədər qalxdığını müşahidə edirik.

Bu hadisə üzmə qüvvəsi və ya Arximed qanunu ilə izah olunur. Bu zaman mayeyə batırılmış cismə bədənin suya batırılmış hissəsinin həcmində mayenin çəkisinə bərabər olan bir qaldırıcı qüvvə təsir göstərir. Bu qüvvə, bu hadisəni izah edən qanunun özü kimi, Arximed qüvvəsi adlanır.

5. Səthi gərginlik

Məktəbdə fizika dərslərində göstərilən maye filmləri ilə təcrübələr çoxlarının yadındadır. Bir tərəfi daşınan kiçik bir tel çərçivə sabunlu suya batırıldı və sonra çıxarıldı. Perimetr boyunca əmələ gələn filmdə səthi gərginlik qüvvələri çərçivənin aşağı hərəkət edən hissəsini qaldırdı. Onu hərəkətsiz saxlamaq üçün təcrübə təkrarlananda ondan çəki asılmışdır.

Bu fenomeni bir süzgəcdə müşahidə etmək olar - istifadə edildikdən sonra bu mətbəx qablarının altındakı deliklərdə su qalır. Eyni fenomen çəngəlləri yuduqdan sonra da müşahidə edilə bilər - bəzi dişlər arasında daxili səthdə su zolaqları da var.

Mayelərin fizikası bu hadisəni belə izah edir: maye molekulları bir-birinə o qədər yaxındır ki, onların arasındakı cazibə qüvvələri sərbəst səth müstəvisində səthi gərginlik yaradır. Əgər maye plyonkanın su molekullarının cazibə qüvvəsi süzgəc səthinə çəkilən cazibə qüvvəsindən zəifdirsə, o zaman su pərdəsi qırılır.

Həmçinin, dənli bitkiləri və ya noxudları, lobyaları su ilə bir qazana tökdükdə və ya dəyirmi bibər dənələri əlavə etdikdə səthi gərginlik qüvvələri nəzərə çarpır. Bəzi taxıllar suyun səthində qalacaq, əksəriyyəti isə qalanın ağırlığı altında dibinə çökəcək. Üzən taxıllara barmağınızın ucu və ya qaşıqla yüngülcə bassanız, onlar suyun səthi gərginliyini keçərək dibinə çökəcəklər.

6. Islatma və yayma

Tökülən maye yağla örtülmüş sobada kiçik ləkələr, masada isə tək gölməçə əmələ gətirə bilər. Məsələ burasındadır ki, birinci halda maye molekulları bir-birinə daha çox cəlb olunur, nəinki boşqabın səthi, burada su ilə nəmlənməmiş bir yağ təbəqəsi var və təmiz bir masada su molekullarının molekullarına cəlb olunur. masa səthi su molekullarının bir-birinə cazibəsindən daha yüksəkdir. Nəticədə gölməçə yayılır.

Bu hadisə həm də mayelərin fizikası ilə əlaqədardır və səthi gərilmə ilə bağlıdır. Bildiyiniz kimi, sabun köpüyü və ya maye damcıları səthi gərginlik qüvvələrinə görə sferik formaya malikdir.

Damcıda maye molekulları qaz molekullarına nisbətən bir-birinə daha güclü cəlb olunur və maye damcısının içərisinə meyl edərək onun səthini azaldır. Ancaq bərk nəmlənmiş bir səth varsa, təmas zamanı damlanın bir hissəsi onun boyunca uzanır, çünki bərk cismin molekulları mayenin molekullarını çəkir və bu qüvvə mayenin molekulları arasındakı cazibə qüvvəsini üstələyir..

Bərk səth üzərində ıslanma və yayılma dərəcəsi hansı qüvvənin daha çox olmasından - mayenin molekullarının və bərk cismin molekullarının öz aralarında cazibə qüvvəsindən və ya mayenin içindəki molekulların cazibə qüvvəsindən asılı olacaq.

1938-ci ildən bu fiziki hadisə sənayedə, məişət məmulatlarının istehsalında, DuPont laboratoriyasında teflon (politetrafloroetilen) materialının sintezi zamanı geniş istifadə olunur.

Onun xassələri təkcə yapışmayan qabların istehsalında deyil, həm də suya davamlı, su keçirməyən parçalar və paltar və ayaqqabılar üçün örtüklərin istehsalında istifadə olunur. Teflon Ginnesin Rekordlar Kitabı tərəfindən dünyanın ən sürüşkən maddəsi kimi tanınıb. Çox aşağı səthi gərilmə və yapışma (yapışma) var, su, yağ və ya çoxlu üzvi həlledicilərlə islanmır.

7. İstilik keçiriciliyi

Mətbəxdə müşahidə edə biləcəyimiz ən çox rast gəlinən hadisələrdən biri qazanın və ya suyun qazanda qızdırılmasıdır. İstilik keçiriciliyi, temperatur fərqi (qradiyenti) olduqda hissəciklərin hərəkəti ilə istiliyin ötürülməsidir. İstilik keçiriciliyinin növləri arasında konveksiya da var.

Eyni maddələrə gəldikdə, mayelərin istilik keçiriciliyi bərk maddələrdən az, qazlardan isə yüksəkdir. Qazların və metalların istilik keçiriciliyi temperaturun artması ilə artır, mayelərin istilik keçiriciliyi isə azalır. İstər qaşıqla şorba və ya çayı qarışdırsaq, istər pəncərə açsaq, istərsə də mətbəxi havalandırmaq üçün havalandırmanı açsaq, daim konveksiya ilə qarşılaşırıq.

Konveksiya - Latın dilindən convectiō (köçürmə) - qazın və ya mayenin daxili enerjisinin jetlər və axınlarla ötürüldüyü zaman istilik ötürülməsi növü. Təbii və məcburi konveksiyanı fərqləndirin. Birinci halda, maye və ya hava təbəqələri qızdırıldıqda və ya soyuduqda özləri qarışdırılır. Və ikinci halda, bir maye və ya qazın mexaniki qarışığı var - bir qaşıq, fan və ya başqa bir şəkildə.

8. Elektromaqnit şüalanması

Mikrodalğalı soba bəzən mikrodalğalı soba və ya mikrodalğalı soba adlanır. Hər bir mikrodalğalı sobanın əsas elementi elektrik enerjisini 2,45 giqahers (GHz) tezliyi ilə mikrodalğalı elektromaqnit şüalanmasına çevirən maqnetrondur. Radiasiya qidaları onun molekulları ilə qarşılıqlı əlaqədə qızdırır.

Məhsulların tərkibində əks hissələrində müsbət elektrik və mənfi yüklər olan dipol molekulları var.

Bunlar yağların, şəkərin molekullarıdır, lakin ən çox dipol molekulları demək olar ki, hər hansı bir məhsulda olan sudadır. Mikrodalğalı sahə, daim öz istiqamətini dəyişdirərək, molekulların bütün müsbət yüklü hissələrinin bu və ya digər istiqamətə "baxması" üçün güc xətləri boyunca düzülən molekulları yüksək tezlikdə titrəməyə məcbur edir. Molekulyar sürtünmə yaranır, qidanı qızdıran enerji ayrılır.

9. İnduksiya

Mətbəxdə bu fenomenə əsaslanan induksiya sobalarını getdikcə daha çox tapa bilərsiniz. İngilis fiziki Maykl Faraday 1831-ci ildə elektromaqnit induksiyasını kəşf etdi və o vaxtdan bəri həyatımızı onsuz təsəvvür etmək mümkün deyil.

Faraday bu döngədən keçən maqnit axınının dəyişməsi səbəbindən qapalı dövrədə elektrik cərəyanının baş verməsini kəşf etdi. Bir məktəb təcrübəsi, düz bir maqnit telin (solenoid) spiral formalı bir dövrə içərisində hərəkət etməsi və içərisində bir elektrik cərəyanı göründüyü zaman məlumdur. Əks proses də var - bir solenoiddə (bobin) alternativ elektrik cərəyanı alternativ bir maqnit sahəsi yaradır.

Müasir induksiya sobası eyni prinsiplə işləyir. Belə bir sobanın şüşə-keramika istilik panelinin altında (elektromaqnit salınımlarına neytral) nazik bir təbəqədə burulğan cərəyanlarını induksiya edən alternativ bir maqnit sahəsi yaradan 20-60 kHz tezliyi ilə elektrik cərəyanının axdığı bir induksiya bobini var. metal qabın dibinin (dəri təbəqəsi).

Elektrik müqaviməti qabları qızdırır. Bu cərəyanlar adi sobalarda qızardılmış qablardan daha təhlükəli deyil. Qablar ferromaqnit xüsusiyyətləri olan polad və ya çuqun olmalıdır (maqnit cəlb edir).

10. İşığın sınması

İşığın düşmə bucağı əks bucağına bərabərdir və təbii işığın və ya lampalardan işığın yayılması ikili, dalğa-hissəcik təbiəti ilə izah olunur: bir tərəfdən bunlar elektromaqnit dalğalarıdır, digər tərəfdən, Kainatda mümkün olan maksimum sürətlə hərəkət edən hissəciklər-fotonlar.

Mətbəxdə işığın sınması kimi bir optik hadisəni müşahidə edə bilərsiniz. Məsələn, mətbəx masasında çiçəklərlə şəffaf bir vaza olduqda, suyun içindəki gövdələr mayenin xaricində davam etmələrinə nisbətən su səthinin sərhəddində sürüşür. Məsələ burasındadır ki, su linza kimi vazadakı gövdələrdən əks olunan işıq şüalarını sındırır.

Bənzər bir şey bir qaşıq batırıldığı şəffaf bir stəkan çayda müşahidə olunur. Siz həmçinin təmiz su ilə dolu dərin qazanın dibində lobya və ya dənli bitkilərin təhrif olunmuş və böyüdülmüş şəklini görə bilərsiniz.