آزمایشگاه علوم تجربی دهم و یازدهم

بررسی کتاب جدید علوم آزمایشگاه سال دهم

آزمایشگاه علوم تجربی دهم و یازدهم

بررسی کتاب جدید علوم آزمایشگاه سال دهم

تدریس خصوصی آنلاین شیمی
کنکوری-تقویتی
مدرس : رسول طاهری(مدیر وبلاگ)
کارشناسی ارشد شیمی
بیش از شانزده سال سابقه تدریس
09163914299

۲ مطلب با کلمه‌ی کلیدی «کاهش فشار هوای وارد بر آب» ثبت شده است

۲۴شهریور

فشار نیرویی است که بر سطح اجسام وارد می شود ؛ این نیرو، می تواند نیروی وزن باشد ،حتی نیروی وزن مولکول های هوا !!!اگر یک جسم را درنظر بگیریم نیروی وزن تمامی مولکول های هوا که شامل ستونی از مولکول ها ، چه آنان که با سطح جسم در تماسند و چه مولکول های که بر روی مولکول های در تماس با سطح قرار دارندتا انتهای هواکره ، بر سطح جسم وارد می شود . به این ترتیب نیروی وزن ستون ذرات هواکره بر سطح جسم وارد می شود . این فشار بسیار زیاد است این فشار در سطح آبها و دریاهای آزاد در حدود ۱ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است.؛ یعنی هوا بر هر بند انگشت بدن انسان یک کیلوگرم فشار وارد می کند . با این حساب فشار وارد بر کل سطح بدن یک انسان معمولی شاید بیشتر از 500 کیلوگرم باشد ؛ یعنی ما توسط اقیانوسی از هوا احاطه شده ایم ! اما چرا فشاری به این بزرگی را احساس نمی کنیم ؟ زیرا ما درون بدن خود فشاری به نام فشار خون داریم که توسط سیالات درون بدن و عملکرد قلب ایجاد می شود . این فشار در جهت مخالف فشار هوا وارد شده و فشار هوا را خنثی می کند بنابراین ما فشار هوا را احساس نمی کنیم.

ابتدا یک لیوان را از آب لبریز کرده و بر روی دهانه ی آن یک ورقه ی کاغذ را قرار داده و سپس لیوان را به همرا کاغذ به آرامی  واژگون  می کنیم.آنگاه  مشاهده می کنیم که کاغذ نمی افتد و آب نمی ریزد که این دلیل بر قویتر بودن فشار هوا نسبت به جاذبه ی زمین است.

همچنین جیوه  از لوله باریک فشارسنج به پایین نمی آید، تا به درون ظرف پر از جیوه بریزد. زیرا هوا به سطح جیوه ی موجود در ظرف بزرگ، فشار وارد می کند در حالی که به سطح جیوه ی موجود در     لوله ی باریک، فشاری وارد نمی شود( خلا است). در نتیجه همین فشار یک طرفه مانع از پایین آمدن جیوه ی از لوله ی باریک می شود.

 

دریافت فیلم آزمایش 

مقداری آب جوش درون یک بطری پلاستیکی بریزید و در آن را ببندید ، سپس با احتیاط تکان دهید.در بطری را باز کنید و آب جوش را بیرون بریزید و بلافاصله در بطری را محکم ببندید. مشاهده می کنید بعد از خارج کردن آب داغ با بستن در بطری هوای محبوس شروع به سرد شدن کرده و منقبض می شود. انقباض هوای داخل بطری باعث کاهش فشار درون بطری می شود و فشار هوای بیرون باعث مچاله شدن بطری می شود.این مچاله شدن تا همدما شدن هوای داخل بطری با هوای بیرون ادامه خواهد داشت. باسرد شدن بطری بخار آب درون بطری تبدیل به آب مایع شده وحجم درون ظرف بسیار کم میشود در نتیجه فشار هوای بیرون قوطی را مچاله میکند .آب جوش داخل بطری، هوای داخل بطری را گرم کرده و دمای آن را بالا می برد و در نتیجه منبسط می شود

 

دریافت فیلم آزمایش 

 
از این بالاتر ،اگر هوای درون یک تانکر بزرگ را نیز تخلیه کنیم ، فشار هوای بیرون باعث مچاله شدن این تانکر غول پیکر می شود

این آزمایش ها نشان دهنده فشار هوا می باشد.

 

دریافت فیلم آزمایش 

 

 یکی از آزمایش های جالبی که به خوبی فشار هوا و قدرت آن را نشان می دهد، نیم کره های ماگدبورگ هستند.

نیمکره‌های ماگدبورگ یک وسیله آزمایشی برای نشان دادن میزان قدرت فشار هوا است که به وسیله دانشمند و مخترع آلمانی اُتو فون گریک در سال ۱۶۵۶ و در شهر ماگدبورگ آلمان ساخته شد. این وسیله از دو نیم کره تو خالی از جنس مس به قطر ۵۰ سانتیمتر (۲۰ اینچ) تشکیل شده بود که برای نشان دادن فشاراعمال شده از جانب اتمسفر بر سطوح مختلف (رو به داخل) استفاده ساخته شد.

فون گریک برای اثبات اهمیت این تعادل، خود یک دستگاه پمپ تخلیه هوا ابداع کرد، سپس هوای درون کره متشکل از دو نیم کره را تخلیه و به این ترتیب، فشار هوا فقط از جانب بیرون و رو به داخل بر آن‌ها وارد شد که فشاری برابر با وزن یک کامیون ۳ تنی (۲۰۰۰۰ نیوتن) ایجاد می‌کرد. برای نشان دادن قدرت این فشار، وی در یک آزمایش چند مرد قوی هیکل را انتخاب کرد تا این دو نیمکره را در جهات مخالف بکشند. اما آنها نتوانستند آن دو را که تنها به وسیله خلأ هوا به هم چسبیده بودند از هم جدا کنند.
 
رسول طاهری
۰۵خرداد

آب در فشار یک اتمسفر در دمای 100 درجه سانتی گراد به جوش می آید . جوشیدن زمانی اتفاق می افتد که فشار بخار مایع با فشار هوا برابر شود .مولکول های مایع در هر دمایی تبخیر می شوند این مولکول های مایع بخار شده بر سطح مایع ، دیواره ظرف و مولکول های هوا فشار وارد می کنند به این فشار ایجاد شده فشار بخار مایع می گویند .

تا زمانی که فشار هوای بالای سطح مایع از فشار بخار مایع بیشتر باشد مایع نمی جوشد . برای جوشاندن یک مایع دو راه در پیش رو داریم : یا با استفاده از گرما جنبش مولکول های مایع را افزایش داده و فشار بخار مایع را افزایش دهیم تا آن را به فشار هوا برسانیم و یا اینکه فشار هوا را کاهش دهیم . با کاهش فشار هوا ، به تدریج فشار هوا به فشار بخار مایع نزدیک شده و جوشیدن در دمای معمولی و بدون گرما اتفاق می افتد !!!

برای کاهش فشار هوا می توانیم از قانون بویل استفاده کرده و با افزایش حجم هوای روی یک مایع ، فشار هوای وارد بر مایع را کاهش دهیم و به این شکل شرایط را برای جوشیدن مایع فراهم کنیم .

برای افزایش نقطه جوش آب نیز دو راه در پیش داریم : یا فشار هوا را افزایش دهیم تا دمای بیشتری برای رسیدن فشار بخار مایع به فشار هوا لازم باشد و یا اینکه فشار بخار مایع را کاهش دهیم . برای کاهش فشار بخار مایع ، می توانیم از یک حل شوند غیر فرار مانند نمک خوراکی یا اتیلن گلیکول استفاده کنیم . حل شونده غیر فرار مانع از تبخیر مولکول های حلال (مایع ) می شود و به این ترتیب فشار بخار مایع را کاهش می دهد .بنابراین برای رساندن فشار بخار مایع به فشار هوا به گرمای بیشتری نیاز خواهد بود .

در آزمایش « جوشاندن آب بدون گرما » با کشیدن پیستون سرنگ به سمت پایین ، حجم هوای بالای سطح مایع افزایش می یابد ؛ بنابراین طبق قانون بویل فشار هوای بالای مایع کاهش یافته و به فشار بخار مایع نزدیک می شود و مایع درون سرنگ بدون افزایش دما به جوش می آید .

اگر از محلول آب نمک درون سرنگ استفاده کنیم جوشاندن مایع کمی سخت تر می شود زیرا نمک باعث کاهش فشار بخار مایع می شود بنابراین باید فشار هوا را با کشیدن بیشتر پیستون به مقدار بیشتری کاهش دهیم تا فشار هوا به فشار بخار مایع برسد.

 

دریافت
 

در این فیلم جوشاندن آب درون سرنگ بدون گرما را مشاهده می کنید

 

سوال:

بدنه سرنگ را، پیش و بعد از کشیدن پیستون ، لمس کنید. آیا دمای سرنگ تغییر محسوسی کرده است؟

خیر

چه تفاوتی بین فشار درون سرنگ و فشار هوای بیرون، هنگام کشیدن پیستون ایجاد می شود؟

فشار هوای درون سرنگ کم تر از فشار هوای بیرون سرنگ خواهد بود.

 

نقطه جوش به دمایی گفته می شود که درآن فشار هوای بالای مایع برابر با فشار بخار مایع است. مشاهدات

 

خود را با توجه به این نکته توضیح دهید.

فشار هوای داخل سرنگ کاهش می یابد، در نتیجه آب سریع به جوش می آید.

 

علت تفاوت تغییرات مشاهده شده با افزایش نمک به آب چیست؟

با افزایش نمک، نقطه جوش افزایش می یابد. بنابراین جوشیدن آب مانند حالت اول نیست و 

 

بسیار سخت تر صورت می گیرد.

رسول طاهری