آزمایش ساخت حباب یخ زده

در واقع می‌توان چنین گفت که یخ همان دی اکسید کربن می‌باشد که می‌بایست همانند گاز دی اکسید کربن رفتار کند. از مزایای این ماده می‌توان به دمای پایین‌تر از یخ آب و باقی نماندن بقایای آن اشاره نمود. بد نیست بدانید که یخ در فشار اتمسفر زمین در 7/194 درجه‌ی سانتی‌گراد تصعید می‌شود. همچنین این سرمای شدید باعث می‌شود کار کردن با آن بدون استفاده از تجهیزات خطرناک باشد.

اگرچه می‌توان گفت که یخ به طور کلی سمی نیست اما دفع گاز از آن می‌تواند باعث ایجاد هیپرکاپنیا شود. در ادامه‌ی این مقاله ما در درجه‌ی اول به بررسی یخ و کاربردهای آن می‌پردازیم. سپس به یک آزمایش ساده، یعنی آزمایش ساخت حباب یخ زده می‌پردازیم. هدف اصلی ما در این آزمایش نشان دادن چندین اصل مانند چگالی، تداخلات فلزی، نیمه نفوذ‌پذیری و انتشار می‌باشد که چگونه می‌توان از آن استفاده کرد. برای بررسی هرچه بیش‌تر این موضوعات در ادامه همراه ما باشید.

روش تولید یخ خشک

بهتر است این نکته را به یاد داشته باشید که روش تولید این ترکیب بسیار ساده می‌باشد و شما کافی است کپسولی از CO2 را با فشاری در حدود حداقل 75 بار و دمای حدود 31 درجه‌ی سانتیگراد را تهیه کرده و آن را برعکس نمایید. به گونه‌ای که شیر خروجی آن در پایین ظرف باشد. سپس بعد از انجام دادن این کار در این وضعیت به علت فرآیند اختناق یا خفگی دمای سیال کم شده و CO2 به صورت یخ از آن خارج می‌شود. همچنین شما می‌توانید یخ خوش رنگی را به وسیله‌ی افزودن رنگ به دی اکسید کربن مایع تولید نمایید.

در رابطه با خواص فیزیکی و شیمیایی یخ می‌توان گفت که به شکل جامد دی اکسید کربن (CO2) است که یک مولکول متشکل از یک اتم کربن متصل به دو اکسیژن می‌باشد. اما این ترکیب بی‌رنگ، غیرقابل اشتعال، دارای بوی تند و ترش می‌باشد و می‌تواند هنگام انحلال در آب باعث کاهش PH محلول شده و محلول اسید کربنیک را نیز تولید نماید. همچنین یخ خشک غیرقطبی است و دارای گشتاور دوقطبی صفر می‌باشد.

پس در نتیجه نیروهای جاذبه بین مولکولی واندروالس در آن غالب است که این امر منجر به هدایت حرارتی و الکتریکی پایین آن می‌شود. حال شاید این سوال برای شما پیش بیاید که کاربردهای یخ خشک چیست؟ باید بگوییم که متداول‌ترین کاربرد این ماده که بیش‌تر افراد از آن استفاده می‌کنند، حفظ مواد غذایی است. از این ماده می توان برای بسته‌بندی مواردی که باید بدون استفاده از خنک‌کننده مکانیکی سرد یا منجمد بمانند استفاده کرد. شاید برای شما هم جالب باشد که بدانید این ترکیب برای ذخیره واکسن کرونا یا COVID-19 که به ذخیره‌سازی در دمای بسیار سرد نیاز دارد، استفاده شده است.

همچنین شما می‌توانید از این یخ برای جلوگیری از فعالیت حشرات در ظروف بسته غلات و محصولات دانه‌ای استفاده کنید زیرا که می‌تواند اکسیژن را جابه جا کند. خوشبختانه یخ خشک طعم و کیفیت غذاها را تغییر نمی‌دهد و به همین دلیل مانع از تجزیه روغن و چربی‌های غذایی می‌شود. همچنین زمانی که این ترکیب در آب قرار می‌گیرد، تصعید تسریع می‌شود و ابرهایی متراکم و غوطه‌ور و دود مانند را ایجاد می‌کند. این مورد در ماشین‌های مه‌شکن، تئاترها، برای خانه‌های خالی از سکنه، در فیلمبرداری و کلوپ‌های شبانه برای جلوه‌های ویژه استفاده می‌شود.

اما نکته‌ی جالب توجهی که در رابطه با یخ خشک وجود دارد، استفاده از این یخ در علم پزشکی است. جالب است بدانید که در پزشکی از این ماده برای یخ‌زدگی و از بین بردن زگیل استفاده می‌شود. با وجود یخ خشک نیتروژن مایع عملکرد بهتری دارد ، زیرا سردتر است. بنابراین می‌توان چنین گفت که به زمان کمتری برای عملکرد نیاز دارد.

آزمایش ساخت حباب یخ‌زده

بهتر است در هنگام انجام آزمایش ساخت حباب یخ زده بزرگسالان نیز حضور داشته باشند. همچنین دقت کنید که یخ خشک به اندازه‌ای سرد است که می‌تواند موجب سرمازدگی شود، لذا باید هنگام کار با آن حتماً دستکش بپوشید. همانطور که می‌دانید دی اکسید کربن به طور طبیعی در اطراف ما به وفور یافت می‌شود. پس این نکته نیز از اهمیت بالایی برخوردار است که با بخار شدن یخ خشک، دی اکسید کربن اضافی به هوا وارد خواهد شد که در برخی موارد می‌تواند برای سلامتی شما خطر آفرین باشد.

مراحل آزمایش ساخت حباب یخ‌زده

1- ابتدا نیاز است که برای انجام آزمایش ساخت حباب یخ زده دستکش بپوشید چرا که انجام این کار باعث می‌شود از پوست خود محافظت نمایید. حالا یک تکه یخ خشک را در انتهای کاسه شیشه‌ای یا مقوایی قرار دهید. البته در نظر داشته باشید که کاسه شیشه‌ای بهتر است چرا که سطح آن شفاف می‌باشد.

2- سپس حدود 5 دقیقه زمان بدهید تا بدین وسیله گاز دی اکسید کربن ساطع شده از یخ خشک، درون ظرف جمع شود.

3- در این مرحله باید به سمت داخل ظرف مملو از کربن دی اکسید، حباب‌ها را رها کنید تا به لایه‌ی دی اکسید کربن برسند. در ادامه آنها روی سطح بین هوا و دی اکسید کربن حرکت خواهند کرد. هنگامی که حباب‌ها سرد می‌شوند، شروع به فرو رفتن می‌کنند و همچنین دی اکسید کربن بخشی از هوای درون آنها را جایگزین می‌کند. حباب‌هایی که با تکه‌های یخ خشک تماس پیدا می کنند یا در لایه‌ی سرد انتهای ظرف قرار می‌گیرند یخ می‌زنند.

4- جالب است بدانید که با گذشت زمان نوارهای رنگی سطح حباب‌ها شفاف‌تر می‌شوند. مایع حباب سبک است، اما هنوز تحت تأثیر گرانش قرار دارد و به کف یک حباب کشیده می‌شود. سرانجام سطح حباب آن‌قدر نازک می‌شود تا بترکد.

نتیجه‌ی آزمایش ساخت حباب یخ‌زده

گاز دی اکسید کربن در دما و فشار اتاق، بی‌رنگ و غیرقابل اشتعال می‌باشد. این مولکول از یک اتم کربن و دو اتم اکسیژن به همراه دو پیوند دوگانه تشکیل شده است. اگرچه مقدار آن در جو زمین بسیار کمتر از گاز نیتروژن می‌باشد، اما در هر صورت، یکی از اجزای مهم جو زمین است. CO2 چهارمین جزء فراوان در هوای خشک است که امروزه غلظت آن در جو به بیش از 400PPM می‌رسد. قبل از گسترش فعالیت‌های صنعتی، این مقدار چیزی در حدود 270PPM بوده است. به بیان دیگر، سطح کربن دی اکسید موجود در اتمسفر زمین از زمان شروع انقلاب صنعتی تاکنون، حدود 40 درصد افزایش یافته است.

این رویداد در نهایت منجر به افزایش دمای زمین خواهد شد. همچنین بهتر است بدانید که کربن دی اکسید یک گاز گلخانه ای به شمار می‌رود که به جذب و انتشار گرما در جو زمین کمک می‌کند. چرا که بدون این گاز، دمای سیاره زمین بسیار کاهش پیدا خواهد نمود. اما افزایش بیش از اندازه غلظت CO2 در اتمسفر، باعث افزایش میانگین دمای جهانی می‌شود و آب و هوای زمین را نیز مختل خواهد نمود.

توضیحات تکمیلی

از مزایای ذخیره کردن یخ خشک می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

1- جلوگیری از تشکیل بلورها و یخ روی سطح غذا

2- عدم نیاز به اضافه کردن مواد نگهدارنده و یا حفظ‌کننده

3- حفاظت از مواد مغذی موجود در غذا و حفظ طعم طبیعی غذا

4- نگهداری مواد غذایی برای مدت زمان طولانی بدون تغییر در طعم و کیفیت آن ها

5- موجب صرفه جویی در فضا و وزن می‌شود، زیرا یخ خشک به صورت فشرده و بدون حجم زیادی به دست می‌آید.

6- ذخیره‌ی یخ خشک برای حفظ مواد غذایی که آب آنها باید منجمد شود تا فاسد نشوند و یا آب نشوند کامل مؤثر است.

سؤالات متداول

1- روش‌های شناسایی گاز دی اکسید کربن را توضیح دهید.

بهتر است به این نکته توجه داشته باشید که گاز دی اکسید کربن معمولاً به دو روش قابل شناسایی می‌باشد. روش اول به این‌گونه است که گاز دی اکسید کربن را در لوله آزمایش جمع آوری می‌کنند و کبریت شعله‌ور را درون لوله آزمایش برعکس وارد می‌کنند. به دلیل عدم حضور اکسیژن، کربن دی اکسید سبب خاموش شدن آتش چوب کبریت می‌شود. روش دیگر این است که آب آهک که محلولی بی‌رنگ می‌باشد را در مجاورت گاز کربن دی اکسید قرار می دهند. آب آهک در حضور گاز کربن دی اکسید شیری رنگ می‌شود.

2- تأثیر دی اکسید کربن بر سلامت انسان چگونه است؟

بهتر است بدانید که گاز کربن دی اکسید خطراتی را برای سلامتی انسان به دنبال دارد. با توجه به هشدارهایی که کارشناسان در رابطه با این گاز داده‌اند، سطح بالای گاز دی اکسید کربن موجود در فضاهای بسته و سرپوشیده می‌تواند سلامتی انسان را به خطر بیاندازد. همچنین سطح بالای دی اکسید کربن موجود در محیط‌های بسته که به آن اشاره کردیم می‌تواند بر قدرت تفکر انسان تأثیر گذاشته و حتی خیلی جدی‌تر از آنچه که فکرش را می‌کنید برای شما خطرات جبران ناپذیری به وجود می آورد.

3- ماده‌ی اصلی آزمایش ساخت حباب یخ‌زده چیست؟

یخ خشک یا dry ice شکل جامد دی اکسید کربن است که بیش‌ترین کاربرد آن به دلیل خاصیت سرمازایی زیاد آن می‌باشد. این ماده غیرسمی و غیرخورنده است.