Ашканадан чыкпай эле физиканы үйрөнүп, балдарды окутабыз

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-16 16:10

Күнүнө 1-2 саатыбызды ашканада өткөрөбүз. Бирөө аз, бирөө көбүрөөк. Айтор, биз эртең мененки, түшкү же кечки тамакты бышырып жатканда физикалык кубулуштарды сейрек ойлонобуз. Бирок, ашканада, батирде караганда күнүмдүк шарттарда алардын көбүрөөк топтолушу мүмкүн эмес. Балдарга физиканы түшүндүрүүгө жакшы мүмкүнчүлүк!

1. Диффузия

Биз дайыма ашканада мындай көрүнүшкө туш болобуз. Анын аты латын тилинен diffusio – өз ара аракеттенүү, таралуу, бөлүштүрүү деген сөздөн алынган.

Бул эки чектеш заттын молекулаларынын же атомдорунун өз ара кириши процесси. Диффузия ылдамдыгы дененин кесилишинин аянтына (көлөмүнө) жана аралаш заттардын концентрациясынын, температурасынын айырмасына пропорционалдуу. Эгерде температуранын айырмасы болсо, анда ал таралуу багытын (градиент) - ысыктан суукка чейин белгилейт. Натыйжада, молекулалардын же атомдордун концентрацияларынын стихиялуу тегиздөөсү пайда болот.

Мындай көрүнүштү ашканада жыттар тараганда байкаса болот. Газдардын диффузиясынын аркасында башка бөлмөдө отуруп, эмне бышырып жатканын түшүнө аласыз. Маалым болгондой, жаратылыш газы жытсыз жана ага тиричилик газынын агып кетүүсүн аныктоону жеңилдетүү үчүн кошумча кошулат.

Этил меркаптан сыяктуу жыпар жыттуу зат ачуу жыт кошот. Эгерде от биринчи жолу күйбөсө, анда биз бала кезден эле турмуш-тиричилик газынын жыты катары белгилүү болгон белгилүү бир жытты сезе алабыз.

Ал эми чайдын дандарын же баштыкчаны кайнак сууга ыргытып, аралаштырбай койсоңуз, чайдын тундурмасы таза суунун көлөмүндө кантип жайылып жатканын көрө аласыз.

Бул суюктуктардын диффузиясы. Катуу заттагы диффузиянын мисалы помидор, бадыраң, козу карын же капустанын туздалышы болот. Суудагы туз кристаллдары Na жана Cl иондоруна ыдырап, алар баш аламан кыймылдап, жашылчалардын же козу карындардын курамындагы заттардын молекулаларынын арасына өтөт.

2. Агрегация абалынын өзгөрүшү

Сол стакан сууда бир нече күндөн кийин суунун бир бөлүгү бөлмө температурасында 1-2 мүнөт кайнаганда бууланып кетээрин аз эле адамдар байкаган. Ал эми муздаткычка тамак-ашты же сууну муздаткычка тоңдурганда, бул кандай болору жөнүндө ойлонбойбуз.

Ошол эле учурда, бул кеңири таралган жана жалпы ашкана кубулуштары жонокой түшүндүрүлөт. Суюктук катуу заттар менен газдардын ортосундагы аралык абалга ээ.

Кайноо же тоңуудан башка температураларда суюктуктагы молекулалардын ортосундагы тартылуу күчтөрү катуу жана газдардагыдай күчтүү же алсыз эмес. Ошондуктан, мисалы, энергияны гана (күн нурларынан, бөлмө температурасындагы аба молекулаларынан) алып, ачык беттеги суюктук молекулалары акырындап газ фазасына өтүп, суюктуктун үстүндө буу басымын пайда кылат.

буулануу ылдамдыгы суюктуктун бетинин аянтынын өсүшү, температуранын жогорулашы жана тышкы басымдын төмөндөшү менен жогорулайт. Эгерде температура жогоруласа, анда бул суюктуктун буу басымы тышкы басымга жетет. Бул пайда болгон температура кайноо температурасы деп аталат. Сырткы басымдын азайышы менен кайноо температурасы төмөндөйт. Ошондуктан тоолуу аймактарда суу тез кайнайт.

Тескерисинче, температура төмөндөгөндө, суунун молекулалары кинетикалык энергиясын өз ара тартылуу күчтөрүнүн деңгээлине чейин жоготот. Алар мындан ары баш аламан кыймылдабайт, бул катуу заттар сыяктуу кристаллдык тордун пайда болушуна мүмкүндүк берет. Бул пайда болгон 0°С температура суунун тоңуу чекити деп аталат.

Тоңуп калганда суу кеңейет. Көптөгөн адамдар бул көрүнүш менен суусундук салынган желим бөтөлкөнү тез муздатуу үчүн муздаткычка салып, унутуп калып, анан бөтөлкө жарылганда таанышкан. 4°С температурага чейин муздаганда, алгач суунун тыгыздыгынын жогорулашы байкалат, мында анын максималдуу тыгыздыгы жана минималдуу көлөмү жетет. Андан кийин, 4 0 ° C температурада, суу молекуласында байланыштардын кайра түзүлүшү пайда болуп, анын структурасы азыраак тыгыз болуп калат.

0°С температурада суунун суюк фазасы катуу абалга өтөт. Суу толугу менен тоңуп, музга айлангандан кийин анын көлөмү 8,4%га өсүп, желим бөтөлкөнүн жарылуусуна алып келет. Көптөгөн продукциянын курамында суюктук аз, ошондуктан алар тоңдурулганда көлөмү анчалык байкалбайт.

3. Абсорбция жана адсорбция

Бул эки дээрлик ажырагыс кубулуш, латынча sorbeo (сиңүү) деп аталган, мисалы, сууну чайнекте же казанга ысытканда байкалат. Суюктукка химиялык таасир этпеген газ, бирок аны менен тийгенде аны сиңирип алат. Бул кубулуш абсорбция деп аталат.

Газдар катуу майда бүртүкчөлүү же көзөнөктүү денелер тарабынан сиңирилгенде, алардын көбү тыгыз топтолуп, тешикчелердин же бүртүкчөлөрдүн бетинде кармалып, көлөм боюнча таралбайт. Бул учурда процесс адсорбция деп аталат. Бул көрүнүштөрдү сууну кайнатып жатканда байкоого болот - ысытылганда казандын же чайнектин дубалдарынан көбүкчөлөр бөлүнүп чыгат.

Суудан бөлүнүп чыккан абанын курамында 63% азот жана 36% кычкылтек бар. Жалпысынан атмосфералык абанын курамында 78% азот жана 21% кычкылтек бар.

Ачык идиштеги аш тузу анын гигроскопиялык касиетинен – абадан суу буусун сиңирүүсүнөн улам нымдуу болуп калышы мүмкүн. Ал эми аш содасы жыттарды кетирүү үчүн муздаткычка коюлганда адсорбенттин ролун аткарат.

4. Архимед мыйзамынын көрүнүшү

Тоок этин бышырганга даяр болгондо, казанга тооктун чоңдугуна жараша жарым же ¾ суу куябыз. Өлүктү казанга сууга салуу менен тооктун суудагы салмагы байкаларлык азайып, суу казандын четине чейин көтөрүлүп кеткенин байкайбыз.

Бул кубулуш сүзүү күчү же Архимед мыйзамы менен түшүндүрүлөт. Бул учурда суюктукка чөмүлгөн денеге дененин сууга чөккөн бөлүгүнүн көлөмүндөгү суюктуктун салмагына барабар сүзүүчү күч таасир этет. Бул күч, бул кубулушту түшүндүргөн мыйзамдын өзү сыяктуу эле, Архимеддин күчү деп аталат.

5. Беттик чыңалуу

Мектепте физика сабагында көрсөтүлгөн суюктуктардын пленкасы менен жасалган эксперименттер көптөрдүн эсинде. Бир жагы кыймылдуу кичинекей зым каркас самындуу сууга малып, анан сууруп алынган. Периметр боюнча пайда болгон пленкадагы беттик чыңалуу күчтөрү кадрдын төмөнкү кыймылдуу бөлүгүн көтөргөн. Аны кыймылсыз кармоо үчүн эксперимент кайталанганда ага салмак илинген.

Бул көрүнүштү дуршлагдан байкоого болот - колдонгондон кийин бул ашкана идиштеринин түбүндөгү тешиктерде суу калат. Ушундай эле көрүнүш айрыларды жуугандан кийин да байкалат – кээ бир тиштердин ортосундагы ички бетинде суу тилкелери да бар.

Суюктуктар физикасы бул кубулушту төмөнкүчө түшүндүрөт: суюктуктун молекулалары бири-бирине ушунчалык жакын болгондуктан, алардын ортосундагы тартылуу күчтөрү эркин беттин тегиздигинде беттик чыңалуу жаратат. Эгерде суюк пленканын суу молекулаларынын тартылуу күчү дуршлагдын бетине тартылуу күчүнөн начар болсо, анда суу пленкасы үзүлөт.

Ошондой эле, беттик чыңалуу күчтөрү биз нан же буурчак, буурчактарды суу менен казанга куюп же калемпирдин тегерек дандарын кошкондо байкалат. Кээ бир дандар суунун бетинде калат, ал эми көпчүлүгү калгандарынын салмагы астында түбүнө чөгүп кетет. Калкыган дандарга сөөмөйдүн учу же кашык менен бир аз бассаң, алар суунун беттик чыңалуусун жеңип, түбүнө чөгүп кетет.

6. Нымдоо жана жайылтуу

Төгүлгөн суюктук май менен капталган мештин үстүндө майда тактарды жана үстөлдүн үстүндө бир көлчүктү пайда кылышы мүмкүн. Кеп нерсе, биринчи учурда суюктук молекулалары пластинка бетине караганда бири-бирине көбүрөөк тартылат, ал жерде суу менен нымдалбаган майлуу пленка бар, ал эми таза үстөлдө суу молекулаларынын молекулаларына тартылышы. столдун бети суунун молекулаларынын бири-бирине тартуусунан жогору. Натыйжада көлчүк жайылып кетет.

Бул кубулуш суюктуктардын физикасына да тиешелүү жана беттик чыңалууга байланыштуу. Белгилүү болгондой, самын көбүгү же суюк тамчылар беттик чыңалуу күчтөрүнөн улам тоголок формага ээ.

Тамчыда суюктук молекулалары газ молекулаларына караганда бири-бирине күчтүүрөөк тартылып, суюктук тамчысынын ичине ыктап, анын бетинин аянтын азайтат. Бирок, катуу нымдалган бет болсо, тийгенде тамчынын бир бөлүгү аны бойлоп созулуп кетет, анткени катуу заттын молекулалары суюктуктун молекулаларын тартат жана бул күч суюктуктун молекулаларынын ортосундагы тартылуу күчүнөн ашып кетет..

Катуу беттин нымдоо жана таралуу даражасы кайсы күчтүн чоңураак экендигине жараша болот - суюктуктун молекулалары менен катуу заттын молекулаларынын өз ара тартылуу күчү же суюктуктун ичиндеги молекулалардын тартылуу күчү.

1938-жылдан бери бул физикалык кубулуш өнөр жайда, тиричилик буюмдарын өндүрүүдө кеңири колдонулуп, Дюпон лабораториясында тефлон (политетрафторэтилен) материалы синтезделген.

Анын касиеттери жабышпаган идиштерди жасоодо гана эмес, ошондой эле суу өткөрбөйт, сууну өткөрбөс кездемелерди жана кийим-кече жана бут кийим үчүн жабууларды жасоодо колдонулат. Тефлон Гиннестин рекорддор китебине дүйнөдөгү эң тайгак зат катары таанылган. Ал өтө төмөн беттик чыңалууга жана адгезияга (жабышууга) ээ, ал суу, май же көптөгөн органикалык эриткичтер менен нымдалган эмес.

7. Жылуулук өткөрүмдүүлүк

Биз байкай турган ашканада эң кеңири тараган көрүнүштөрдүн бири - казанга чайнекти же сууну жылытуу. Жылуулук өткөргүчтүк – температуранын айырмасы (градиенти) болгондо бөлүкчөлөрдүн кыймылы аркылуу жылуулуктун берилиши. Жылуулук өткөрүмдүүлүктүн түрлөрүнүн арасында конвекция да бар.

Бирдей заттарда суюктуктардын жылуулук өткөргүчтүгү катуу заттардыкинен аз, газдардыкынан жогору. Газдардын жана металлдардын жылуулук өткөрүмдүүлүгү температура жогорулаган сайын жогорулайт, ал эми суюктуктардыкү төмөндөйт. Кашык менен шорпо же чай аралаштырабызбы, же терезени ачабызбы, же ашкананы желдетүү үчүн вентиляцияны күйгүзөбүзбү, дайыма конвекцияга туш болобуз.

Конвекция - латын тилинен convectiō (өткөрүү) - газдын же суюктуктун ички энергиясы агым жана агымдар аркылуу өткөндө жылуулук берүүнүн бир түрү. Табигый конвекцияны жана мажбурлоону ажыратыңыз. Биринчи учурда суюктуктун же абанын катмарлары ысытылганда же муздаганда өздөрү аралашат. Ал эми экинчи учурда, суюктуктун же газдын механикалык аралашуусу бар - кашык, желдеткич же башка жол менен.

8. Электромагниттик нурлануу

Микротолкундуу меш кээде микротолкундуу меш же микротолкундуу меш деп аталат. Ар бир микротолкундуу мештин негизги элементи электр энергиясын 2,45 гигагерц (ГГц) жыштыгы менен микротолкундуу электромагниттик нурланууга айландыруучу магнетрон болуп саналат. Радиация тамак-ашты анын молекулалары менен өз ара аракеттенүү аркылуу ысытат.

Продукциялар карама-каршы бөлүктөрүндө оң электрдик жана терс заряддарды камтыган диполдук молекулаларды камтыйт.

Бул майлардын, канттын молекулалары, бирок диполдук молекулалардын көбү сууда, ал дээрлик бардык продуктуларда кездешет. Микротолкундар талаасы өз багытын тынымсыз өзгөртүп, молекулаларды жогорку жыштык менен титиретет, алар күч сызыктары боюнча тизилип, молекулалардын бардык оң заряддуу бөлүктөрү тигил же бул багытта «каралат». Молекулярдык сүрүлүү пайда болуп, энергия бөлүнүп чыгат, ал тамакты жылытат.

9. Индукция

Ашканада сиз барган сайын бул көрүнүшкө негизделген индукциялык мештерди таба аласыз. Англис физиги Майкл Фарадей 1831-жылы электромагниттик индукцияны ачкан жана ошондон бери ансыз жашообузду элестетүү мүмкүн эмес.

Фарадей бул контурдан өткөн магнит агымынын өзгөрүшүнө байланыштуу жабык контурда электр тогунун пайда болушун ачкан. Мектеп тажрыйбасы жалпак магнит зымдын спираль түрүндөгү чынжырынын (соленоид) ичинде жылып, анда электр тогу пайда болгондо белгилүү. Ошондой эле тескери процесс бар – соленоиддеги (катуштагы) өзгөрмө электр тогу өзгөрмө магнит талаасын пайда кылат.

Заманбап индукциялык меш ошол эле принцип боюнча иштейт. Мындай мештин айнек керамикалык жылытуу панелинин астында (электромагниттик термелүүлөргө карата нейтралдуу) индукциялык катушка бар, ал аркылуу 20-60 кГц жыштыктагы электр тогу өтүп, жука катмардагы куюндук агымдарды индукциялаган өзгөрмө магнит талаасын пайда кылат. (тери катмары) металл идиштин түбү.

Электрдик каршылык идиштерди ысытат. Бул агымдар кадимки мештеги ысык идиштерден коркунучтуу эмес. Идиш ферромагниттик касиети бар болот же чоюн болушу керек (магнит тартуу).

10. Жарыктын сынуусу

Жарыктын түшүү бурчу чагылуу бурчуна барабар, ал эми табигый жарыктын же лампалардан жарыктын таралышы кош, толкун-бөлүкчөлүк мүнөз менен түшүндүрүлөт: бир жагынан булар электромагниттик толкундар, экинчи жагынан, Ааламда мүмкүн болгон максималдуу ылдамдыкта кыймылдаган бөлүкчөлөр-фотондор.

Ашканада жарыктын сынуусу сыяктуу оптикалык кубулушту байкоого болот. Мисалы, ашкананын үстөлүндө гүлдөрү бар тунук ваза болгондо, суудагы сабактар суюктуктун сыртында уланышына салыштырмалуу суунун бетинин чегинде жылып жаткандай сезилет. Чындыгында суу, линза сыяктуу, вазадагы сабактан чагылган нурларды сындырат.

Ушундай эле нерсе бир кашык малынган тунук стакан чайдан байкалат. Тунук суу куюлган терең идиштин түбүндө төө буурчактын же дандын бурмаланган жана чоңойтулган сүрөтүн да көрө аласыз.