آزمایش لایه های مختلف مایعات

در این مقاله قصد داریم با انجام آزمایش لایه های مختلف مایعات فرض کنیم که مایعات سنگین فرو می روند و مایعات سبک تر شناور می شوند. در نتیجه شما می توانید از این طریق آنها را به صورت جادویی لایه بندی کنید. بد نیست بدانید که علت تمامی این اتفاقات چگالی متفاوت مایعات می باشد. حال به وسیله ی این نظریه دانستیم که مایعات نیز چگالی دارند. به همین جهت شما می توانید با انجام آزمایش لایه های مختلف مایعات مشخص نمایید که مایعات نسبت به سایر مواد دارای چگالی بیشتری هستند. پس در ادامه برای انجام یک آزمایش هیجان انگیز با ما همراه باشید.

در ابتدا برای اینکه بدانیم چگالی چیست و در علوم چه کاربردی دارد نیاز است که شما با مفاهیم جرم و حجم آشنا شوید. چگالی به جرم حجم ماده گفته می شود. اما چگالی دارای مفاهیم دیگری نیز است که عبارت است از: نسبت جرم یک جسم به حجم آن جسم. همچنین چگالی را می توان اصلی دانست که در اکثر پدیده ها نقش مهمی را ایفا می کند. نیاز است که چگالی یک جسم کمتر از چگالی محیط اطرافش باشد تا بتواند شناور بماند. چگالی بر روی عملکرد بالون های هوای گرم نیز تاثیر مستقیم دارد. همچنین چگالی یک ماده با تغییر دما دچار تغییر می شود.

از نکات جالب توجه چگالی این است که جرم و چگالی با یکدیگر رابطه مستقیم دارند. این بدین معناست که هر چه جسم سنگین تر باشد، چگالی آن نیز بیشتر خواهد بود. بر عکس جرم که رابطه مستقیمی با چگالی دانست، حجم یک جسم رابطه ای معکوس با چگالی آن دارد. به این معنا که هر چقدر حجم یک جسم بیشتر باشد ، چگالی آن کمتر است و هر چه حجم یک جسم کمتر باشد، چگالی آن بیشتر است.

حال با افزایش دما، فعالیت های مولکولی و همچنین تعداد مولکول ها در حجم یک ماده کم می شود. همین امر باعث می شود که چگالی آن ماده نیز کم می شود. اما در مایعات به دلیل نزدیک بودن مولکول ها به یکدیگر چگالی بیشتری را مشاهده می کنیم.

مواد مورد نیاز برای انجام آزمایش لایه های مختلف مایعات

– مهره، سنگ مرمر
– ظرف پلاستیکی شفاف
– فوم اصلاح
– 50 میلی لیتر آب رنگ آمیزی شده با رنگ خوراکی
– 50 میلی لیتر گلیسیرین یا شربت گلوکز
– 50 میلی لیتر روغن نباتی

مراحل آزمایش لایه های مختلف مایعات

1- در ابتدا برای انجام آزمایش لایه های مختلف مایعات گلیسرول یا سیروپ ذرت را در داخل ظرف پلاستیکی بریزید و دقت کنید که دست شما به کناره های ظرف نخورد.
2- حالا روغن را در کنار ظرف بر یزید و به این نکته مهم توجه کنید که باید دو لایه مجزا وجود داشته باشد
3- با دقت فراوان آب را در کنار ظرف بریزید.
4- در ادامه مهره ها را بر روی سطح مایع لایه ای خود قرار دهید.
5- مقداری کرم اصلاح را در بالا اضافه کنید.

کاربرد لایه های مختلف مایعات

آزمایش لایه های مختلف مایعات روشی مهم در علم فیزیک و شیمی می باشد. همچنین از آن می توان به عنوان آزمایش لایه های نفت و آب در زمینه ی صنایع نفت و گاز مورد استفاده قرار داد. نکته مهمی که وجود دارد این است که آزمایش لایه های مختلف مایعات به کمک تجهیزات خاص انجام می شود که بیشتر به تحلیل ترکیبات و خصوصیات مایعات مختلف کمک شایانی می کند. ازجمله مزایای مهم کاربرد آزمایش لایه های مختلف مایعات می توان به موارد زیر اشاره نمود:

1- پیش بینی عملکرد مایعات: به وسیله این آزمایش می توان عملکرد و رفتار مایعات را در شرایط مختلف پیش بینی نمود که این عامل در طراحی فرآیندها و تولید محصولات نقش بسزایی دارد.

2- ارزیابی کیفیت و مشخصه های مایعات: به وسیله آزمایش لایه های مختلف مایعات می توان مشخصه های مهم مانند چگالی و ترکیبات شیمیایی را ارزیابی کنیم.

3- شناخت بهتر از ترکیبات و خواص مایعات: بهر است بدانید که یکی از کاربردهای اصلی آزمایش لایه های مختلف مایعات می توان به شناخت بهتر از ترکیبات و خواص شیمیایی مایعات دست یافت که در نهایت به بهبود فرآیندها و کنترل کیفیت محصولات کمک نماید.4

4- از دیگر کاربردهای آزمایش لایه های مختلف مایعات، بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نفت ،آب و گاز در مخازن زیر زمینی می باشد.
نکات ایمنی در رابطه با آزمایش لایه های مختلف مایعات

در هنگام انجام آزمایش لایه های مختلف مایعات نیاز است که نکات ایمنی زیر را رعایت کنید:

1- دسترسی به اطلاعات اضافی: قبل از انجام این آزمایش بهتر است که به اطلاعات اضافی و فوری در صورت بروز حوادث و نقص ایمنی دسترسی داشته باشید.

2- آشنایی با مواد شیمیایی: همانطور که می دانید نیاز است قبل از انجام هرگونه آزمایشی، با خصوصیات و خطرات مواد شیمیایی آن آشنا شوید.
3- استفاده از تجهیزات ایمنی: استفاده از تجهیزات ایمنی مانند دستکش های محافظ و عینک را فراموش نکنید.

پرسش

• آیا می توانید خاصیت دبگری به جز چگالی که می تواند سبب لایه لایه شدن مایعات شود نام ببرید؟
• چگونه جسمی شناور یا غرق می شود؟

پاسخ

• اگر مایعات دارای ساختار شیمیایی بسیار متفاوتی باشند که یکی را قطبی و دیگری را نا قطبی شود ، مخلوط نمی شوند و همیشه جدا از هم باقی می مانند. این امر در مورد روغن که مایع غیر قطبی است و آب که مایع قطبی است صادق است.
• هنگامی که نیروی وزنی بر جسم (نیروی گرانش زمین) با فشار رو به بالا آب بر روی جسم متعادل شود ، یک جسم شناور می شود. . اگر نیروی وزنی به سمت پایین بیشتر از فشار رو به بالا آب بر روی جسم باشد ، جسم فرو می رود. اگر عکس آن درست باشد ، جسم بالا می رود – بالا آمدن نقطه مقابل غرق شدن است.

نتیجه گیری

چگالی مایعات برای انواع مختلف مایعات متفاوت است که این امر به جداسازی آنها کمک فراوانی می کند. چگالی را می توان با استفاده از معادله تقسیم جرم بر حجم محاسبه نمود. یک ماده همگن مانند یخ، چگالی یکسانی در سر تا سر آن دارد. زیرا می توان گفت که ذرات آن به طور جمعی فشرده شده است.

همچنین چگالی یک ماده به عنوان جرم آن در واحد حجم تعریف می شود. این امر یکی از کیفیت های فیزیکی ماده است که برای تعیین کمیت و وزن نسبی یک ماده برای یک حجم ثابت استفاده می شود. بسته به دما، چگالی سیالات در مرحله میانی نسبت به جامدات و همچنین گازها برای همه ی اشکال ماده می باشد. بد نیست بدانید که برای جامدات محکم ترین و برای گازها بهترین نوع می باشد. اما در چگالی مایعات با نسبت جرم به حجم تعیین می شود. این یک ویژگی ذاتی ماده می باشد، زیرا نسبت به مقدار ماده موجود مستقل است.

به وسیله آزمایش لایه های مختلف مایعات می توان نتیجه گرفت که چگالی یک جسم به حالت جامد یا مایع عبارت است از نسبت وزن مخصوص آن جسم به وزن مخصوص آب. در این محاسبات وزن مخصوص آب را یک در نظر گرفته اند و برای به دست آوردن وزن مخصوص یک جسم کافی است که وزن حجم معینی از آن جسم را بر وزن آب حجم آن تقسیم می نماییم.

پس در نتیجه هر مایع چگالی متفاوتی دارد بدین معنی که اگرچه حجم یکسان است اما جرم هر مایع متفاوت است. هر چه چگالی بیشتر باشد ماده فشرده تر است . به عنوان مثال آهن چگالی تر از آب است بنابراین آب در بالای آن شناور می شود، چگالی آب از روغن بیشتر است اما در عین حال چگالی آن کمتر از سیروپ ذرت است، بنابراین بین روغن سیروپ ذرت شناور است. در نهایت فوم اصلاح از همه مواد چگالی کمتری دارد که بالای سر مایعات قرار می گیرد.