Oshxonadan chiqmasdan fizikani o'rganamiz va bolalarga dars beramiz

2024 Muallif: Seth Attwood | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-16 16:19

Biz har kuni oshxonada 1-2 soat vaqt o'tkazamiz. Kimdir kamroq, kimdir ko'proq. Aytish kerakki, nonushta, tushlik yoki kechki ovqatni pishirganda, biz kamdan-kam hollarda jismoniy hodisalar haqida o'ylaymiz. Ammo kundalik sharoitda oshxonadan, kvartiradan ko'ra ko'proq kontsentratsiya bo'lishi mumkin emas. Bolalarga fizikani tushuntirish uchun yaxshi imkoniyat!

1. Diffuziya

Oshxonada biz doimo bu hodisaga duch kelamiz. Uning nomi lotincha diffusio - o'zaro ta'sir, tarqalish, taqsimotdan olingan.

Bu ikkita qo'shni moddaning molekulalari yoki atomlarining o'zaro kirib borishi jarayoni. Diffuziya tezligi tananing ko'ndalang kesimi maydoniga (hajmi) va aralashgan moddalarning kontsentratsiyasi, haroratidagi farqga proportsionaldir. Agar harorat farqi bo'lsa, u holda tarqalish yo'nalishini (gradient) o'rnatadi - issiqdan sovuqqa. Natijada, molekulalar yoki atomlar kontsentratsiyasining o'z-o'zidan moslashishi sodir bo'ladi.

Bu hodisani oshxonada hidlar tarqalganda kuzatish mumkin. Gazlarning tarqalishi tufayli, boshqa xonada o'tirib, nima pishirishni tushunishingiz mumkin. Ma'lumki, tabiiy gaz hidsiz bo'lib, maishiy gazning sizib chiqishini aniqlashni osonlashtirish uchun unga qo'shimcha qo'shiladi.

Etil merkaptan kabi odorant o'tkir hid qo'shadi. Agar burner birinchi marta yonmasa, biz bolalikdan maishiy gazning hidi deb bilgan o'ziga xos hidni sezamiz.

Va agar siz choy donalari yoki choy paketini qaynoq suvga tashlasangiz va aralashtirmasangiz, choy damlamasi toza suv hajmida qanday tarqalishini ko'rishingiz mumkin.

Bu suyuqliklarning tarqalishi. Pomidor, bodring, qo'ziqorin yoki karamning tuzlanishi qattiq moddada diffuziyaga misol bo'ladi. Suvdagi tuz kristallari Na va Cl ionlariga parchalanadi, ular xaotik tarzda harakatlanib, sabzavot yoki qo'ziqorin tarkibidagi moddalar molekulalari orasiga kiradi.

2. Agregat holatining o'zgarishi

Ko'pchiligimiz chap stakan suvda bir necha kundan keyin suvning bir qismi xona haroratida 1-2 daqiqa qaynatilganda bug'lanib ketishini payqadik. Va muzlatgichda muz kublari uchun oziq-ovqat yoki suvni muzlatib qo'yganimizda, bu qanday sodir bo'lishi haqida o'ylamaymiz.

Ayni paytda, bu eng keng tarqalgan va keng tarqalgan oshxona hodisalari osongina tushuntiriladi. Suyuqlik qattiq va gazlar orasidagi oraliq holatga ega.

Qaynatish yoki muzlashdan boshqa haroratlarda suyuqlikdagi molekulalar orasidagi tortishish kuchlari qattiq va gazlardagi kabi kuchli yoki kuchsiz emas. Shuning uchun, masalan, faqat energiya qabul qilish (quyosh nurlaridan, xona haroratidagi havo molekulalaridan), ochiq sirtdan suyuqlik molekulalari asta-sekin gaz fazasiga o'tib, suyuqlik yuzasida bug' bosimini hosil qiladi.

Bug'lanish tezligi suyuqlikning sirt maydonining oshishi, haroratning oshishi va tashqi bosimning pasayishi bilan ortadi. Agar harorat oshirilsa, u holda bu suyuqlikning bug 'bosimi tashqi bosimga etadi. Bu sodir bo'ladigan harorat qaynash nuqtasi deb ataladi. Tashqi bosimning pasayishi bilan qaynash nuqtasi kamayadi. Shuning uchun tog'li hududlarda suv tezroq qaynaydi.

Aksincha, harorat pasayganda, suv molekulalari kinetik energiyasini o'zaro tortishish kuchlari darajasiga yo'qotadi. Ular endi xaotik tarzda harakat qilmaydi, bu esa qattiq jismlar kabi kristall panjara hosil bo'lishiga imkon beradi. Bu sodir bo'ladigan 0 ° C harorat suvning muzlash nuqtasi deb ataladi.

Muzlaganda suv kengayadi. Ko'p odamlar bu hodisa bilan tanishishlari mumkin edi, ular tez sovutish uchun muzlatgichga ichimlik bilan plastik shisha qo'yib, bu haqda unutib qo'yishdi, keyin shisha yorilib ketdi. 4 ° C haroratgacha sovutilganda, birinchi navbatda suv zichligi oshishi kuzatiladi, bunda uning maksimal zichligi va minimal hajmiga erishiladi. Keyin 4 dan 0 ° C gacha bo'lgan haroratlarda suv molekulasidagi bog'lanishlarning qayta joylashishi sodir bo'ladi va uning tuzilishi kamroq zichroq bo'ladi.

0 ° C haroratda suvning suyuq fazasi qattiq holatga o'tadi. Suv to'liq muzlab muzga aylangandan so'ng uning hajmi 8,4% ga oshadi, bu esa plastik shishaning yorilishiga olib keladi. Ko'pgina mahsulotlarda suyuqlik miqdori past bo'ladi, shuning uchun muzlatilgan holda ular hajmi sezilarli darajada oshmaydi.

3. Absorbsiya va adsorbsiya

Lotin so'zidan (so'rib olish) deb ataladigan bu ikki deyarli ajralmas hodisa, masalan, choynak yoki yirtqichlardan suvni isitish paytida kuzatiladi. Suyuqlikka kimyoviy ta'sir ko'rsatmaydigan gaz, shunga qaramay, u bilan aloqa qilganda so'rilishi mumkin. Bu hodisa yutilish deb ataladi.

Gazlar qattiq mayda donador yoki g'ovakli jismlar tomonidan so'rilsa, ularning ko'pchiligi zich to'planadi va g'ovak yoki donalar yuzasida saqlanadi va butun hajm bo'ylab tarqalmaydi. Bunday holda, jarayon adsorbsiya deb ataladi. Bu hodisalarni suv qaynayotganda kuzatish mumkin - qizdirilganda kostryulkalar yoki choynak devorlaridan pufakchalar ajralib chiqadi.

Suvdan chiqarilgan havo 63% azot va 36% kisloroddan iborat. Umuman olganda, atmosfera havosi 78% azot va 21% kisloroddan iborat.

Yopiq idishdagi osh tuzi gigroskopik xossalari - havodan suv bug'ini singdirishi tufayli nam bo'lishi mumkin. Va pishirish soda hidlarni yo'qotish uchun muzlatgichga qo'yilganda adsorbent vazifasini bajaradi.

4. Arximed qonunining namoyon bo'lishi

Tovuqni pishirishga tayyor bo'lgach, tovuqning o'lchamiga qarab, idishni taxminan yarmi yoki ¾ bilan to'ldiramiz. Tana go'shtini qozonga suvga solib, suvdagi tovuqning og'irligi sezilarli darajada kamayganini va suv qozon chetiga ko'tarilishini sezamiz.

Bu hodisa suzuvchi kuch yoki Arximed qonuni bilan izohlanadi. Bunda suyuqlikka botgan jismga suyuqlikning suvga botgan qismi hajmidagi og'irligiga teng bo'lgan suzuvchi kuch ta'sir qiladi. Bu kuch Arximed kuchi deb ataladi, xuddi qonunning o'zi ham, bu hodisani tushuntiradi.

5. Sirt tarangligi

Ko'pchilik maktabda fizika darslarida ko'rsatilgan suyuqlik plyonkalari bilan tajribalarni eslaydi. Bir tomoni harakatlanuvchi kichik simli ramka sovunli suvga botirilib, keyin tortib olindi. Perimetr bo'ylab hosil bo'lgan plyonkadagi sirt taranglik kuchlari ramkaning pastki harakatlanuvchi qismini ko'tardi. Uni harakatsiz ushlab turish uchun tajriba takrorlanganda unga og'irlik osilgan.

Ushbu hodisani filtrda kuzatish mumkin - foydalanishdan keyin bu oshxona anjomlari tagidagi teshiklarda suv qoladi. Xuddi shu hodisa vilkalarni yuvgandan keyin ham kuzatilishi mumkin - ba'zi tishlar orasidagi ichki yuzada suv chiziqlari ham mavjud.

Suyuqliklar fizikasi bu hodisani quyidagicha tushuntiradi: suyuqlik molekulalari bir-biriga shunchalik yaqinki, ular orasidagi tortishish kuchlari erkin sirt tekisligida sirt tarangligini hosil qiladi. Suyuq plyonkaning suv molekulalarining tortishish kuchi, filtr yuzasiga tortish kuchidan zaifroq bo'lsa, u holda suv plyonkasi buziladi.

Bundan tashqari, biz don yoki no'xat, loviyani suv bilan yirtqichlardan quyganimizda yoki dumaloq qalampir donalarini qo'shganda, sirt taranglik kuchlari sezilarli bo'ladi. Ba'zi donalar suv yuzasida qoladi, ko'plari esa qolgan qismining og'irligi ostida pastga tushadi. Barmoq uchi yoki qoshiq bilan suzuvchi donalarga ozgina bossangiz, ular suvning sirt tarangligini yengib, tubiga cho‘kadi.

6. Namlash va yoyish

To'kilgan suyuqlik yog' bilan qoplangan pechda kichik dog'lar va stolda bitta ko'lmak hosil qilishi mumkin. Gap shundaki, birinchi holatda suyuqlik molekulalari bir-biriga suv bilan namlanmagan yog'li plyonka bo'lgan plastinka yuzasiga qaraganda ko'proq tortiladi va toza stolda suv molekulalarining molekulalariga tortiladi. stol yuzasi suv molekulalarining bir-biriga tortilishidan yuqori. Natijada, ko'lmak tarqaladi.

Bu hodisa suyuqliklar fizikasi bilan ham bog'liq va sirt tarangligi bilan bog'liq. Ma'lumki, sovun pufagi yoki suyuqlik tomchilari sirt taranglik kuchlari tufayli sharsimon shaklga ega.

Tomchida suyuqlik molekulalari gaz molekulalariga qaraganda bir-biriga kuchliroq tortiladi va suyuqlik tomchisining ichki tomoniga moyil bo'lib, uning sirt maydonini kamaytiradi. Ammo, agar qattiq ho'llangan sirt bo'lsa, u holda tegib turgan tomchining bir qismi uning bo'ylab cho'ziladi, chunki qattiq moddaning molekulalari suyuqlik molekulalarini tortadi va bu kuch suyuqlik molekulalari orasidagi tortishish kuchidan oshadi..

Qattiq sirt ustida namlanish va tarqalish darajasi qaysi kuch kattaroq bo'lishiga bog'liq bo'ladi - suyuqlik molekulalari va qattiq jism molekulalarining o'zaro tortishish kuchi yoki suyuqlik ichidagi molekulalarning tortishish kuchi.

1938 yildan boshlab bu fizik hodisa sanoatda, uy-ro'zg'or buyumlari ishlab chiqarishda, DuPont laboratoriyasida teflon (politetrafloroetilen) moddasi sintez qilinganda keng qo'llanila boshlandi.

Uning xossalari nafaqat yopishmaydigan kostryulkalar ishlab chiqarishda, balki suv o'tkazmaydigan, suv o'tkazmaydigan matolar va kiyim va poyabzal uchun qoplamalar ishlab chiqarishda ham qo'llaniladi. Teflon Ginnesning rekordlar kitobi tomonidan dunyodagi eng sirpanchiq modda sifatida tan olingan. U juda past sirt tarangligi va yopishish xususiyatiga ega, u suv, yog 'yoki ko'plab organik erituvchilar bilan namlanmaydi.

7. Issiqlik o'tkazuvchanligi

Biz kuzatishimiz mumkin bo'lgan oshxonadagi eng keng tarqalgan hodisalardan biri choynak yoki suvni yirtqichlardan isitishdir. Issiqlik o'tkazuvchanligi - haroratda farq (gradient) mavjud bo'lganda, zarrachalar harakati orqali issiqlikni uzatish. Issiqlik o'tkazuvchanligi turlari orasida konvektsiya ham mavjud.

Bir xil moddalarga kelsak, suyuqliklarning issiqlik o'tkazuvchanligi qattiq moddalarnikidan kamroq, gazlarnikidan yuqori. Gazlar va metallarning issiqlik o'tkazuvchanligi harorat oshishi bilan ortadi, suyuqliklarniki esa pasayadi. Biz sho'rva yoki choyni qoshiq bilan aralashtiramizmi yoki derazani ochamizmi yoki oshxonani ventilyatsiya qilish uchun ventilyatsiyani yoqamizmi, doimo konveksiya bilan duch kelamiz.

Konveksiya - lotincha convectiō (o'tkazish) - gaz yoki suyuqlikning ichki energiyasi oqimlar va oqimlar orqali uzatilganda issiqlik uzatish turi. Majburiy va tabiiy konvektsiyani farqlang. Birinchi holda, suyuqlik yoki havo qatlamlari qizdirilganda yoki sovutilganda o'zlari aralashtiriladi. Va ikkinchi holatda, suyuqlik yoki gazning mexanik aralashuvi mavjud - qoshiq, fan yoki boshqa yo'l bilan.

8. Elektromagnit nurlanish

Mikroto'lqinli pech ba'zan mikroto'lqinli pech yoki mikroto'lqinli pech deb ataladi. Har bir mikroto'lqinli pechning asosiy elementi magnetron bo'lib, u elektr energiyasini 2,45 gigagerts (GHz) gacha chastotali mikroto'lqinli elektromagnit nurlanishga aylantiradi. Radiatsiya oziq-ovqatni uning molekulalari bilan o'zaro ta'sir qilish orqali isitadi.

Mahsulotlar qarama-qarshi qismlarida ijobiy elektr va manfiy zaryadlarni o'z ichiga olgan dipol molekulalarini o'z ichiga oladi.

Bu yog'lar, shakar molekulalari, lekin eng ko'p dipol molekulalari deyarli har qanday mahsulotda mavjud bo'lgan suvda. Mikroto'lqinli maydon doimo o'z yo'nalishini o'zgartirib, molekulalarni yuqori chastotali tebranishga majbur qiladi, ular kuch chiziqlari bo'ylab to'g'ri keladi, shunda molekulalarning barcha musbat zaryadlangan qismlari bir yo'nalishda yoki boshqa tomonga "ko'rinadi". Molekulyar ishqalanish paydo bo'ladi, energiya chiqariladi, bu ovqatni isitadi.

9. Induksiya

Oshxonada siz ushbu hodisaga asoslangan indüksiyon pishirgichlarini tobora ko'proq topishingiz mumkin. Ingliz fizigi Maykl Faraday 1831 yilda elektromagnit induksiyani kashf etdi va shundan beri hayotimizni usiz tasavvur qilib bo'lmaydi.

Faraday bu halqadan o'tadigan magnit oqimining o'zgarishi tufayli yopiq konturda elektr tokining paydo bo'lishini aniqladi. Yassi magnit simning (solenoid) spiral shaklidagi zanjiri ichida harakatlansa va unda elektr toki paydo bo'lganda maktab tajribasi ma'lum. Bundan tashqari, teskari jarayon mavjud - solenoiddagi (lasan) o'zgaruvchan elektr toki o'zgaruvchan magnit maydon hosil qiladi.

Zamonaviy induksion pishirgich ham xuddi shunday printsip asosida ishlaydi. Bunday pechkaning shisha-keramika isitish paneli (elektromagnit tebranishlarga neytral) ostida indüksiyon bobini mavjud bo'lib, u orqali 20-60 kHz chastotali elektr toki oqib o'tadi, bu nozik qatlamda girdob oqimlarini keltirib chiqaradigan o'zgaruvchan magnit maydonni yaratadi. metall idish tagining (teri qatlami).

Elektr qarshiligi idishlarni isitadi. Bu oqimlar oddiy pechkalardagi qizil-issiq idishlardan ko'ra xavfli emas. Idishlar ferromagnit xususiyatlarga ega po'lat yoki quyma temir bo'lishi kerak (magnitni tortadi).

10. Yorug'likning sinishi

Yorug'likning tushish burchagi aks ettirish burchagiga teng bo'lib, tabiiy yorug'lik yoki lampalardan yorug'likning tarqalishi ikki tomonlama, to'lqin-zarracha tabiati bilan izohlanadi: bir tomondan, bu elektromagnit to'lqinlar, boshqa tomondan, Koinotda mumkin bo'lgan maksimal tezlikda harakatlanadigan zarralar-fotonlar.

Oshxonada yorug'likning sinishi kabi optik hodisani kuzatishingiz mumkin. Misol uchun, oshxona stolida gullar bilan shaffof vaza mavjud bo'lganda, suvdagi novdalar suyuqlikdan tashqarida davom etishiga nisbatan suv sathining chegarasida siljish kabi ko'rinadi. Gap shundaki, suv xuddi linza kabi vazadagi poyadan aks etgan yorug‘lik nurlarini sindiradi.

Xuddi shunday narsa oshkora stakan choyda ham kuzatiladi, unda qoshiq botiriladi. Bundan tashqari, tiniq suvli chuqur idishning pastki qismida loviya yoki donning buzilgan va kattalashtirilgan tasvirini ko'rishingiz mumkin.